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频谱共享通信网络的资源分配关键技术研究

发布时间:2021-02-04 06:24
  随着第五代移动通信网络技术的日趋完善,功能各异的移动设备数量呈爆炸性增长,用户对高数据传输率与多功能通信设备的需求同目前有限的频谱资源和固定的频谱分配方式之间的矛盾导致频谱稀缺问题日益严重。作为一种先进通信网络,频谱共享通信网络利用频谱共享的方式在有限的频带资源下实现多用户通信,从而提升频谱的利用率。在频谱共享通信网络中,最佳的资源分配方案不仅能提升系统性能,还能同时实现移动设备的多种通信需求,为用户提供更好服务。由于移动设备有限的储备能量,能量短缺一直是限制频谱共享通信网络性能提高的关键问题。另外因为频谱共享通信网络频谱的开放性,可能存在恶意用户非法接入合法用户的授权频段导致机密信息发生泄露的情况。因此,需要对频谱共享通信网络的通信安全性进行研究,在保证通信安全的前提下提高传输速率。另一方面,由于实际中信号发射机很难对频谱共享通信网络的信道状态信息进行精确估计,不稳健的资源分配设计将会导致系统性能遭受损失。因此需要设计鲁棒资源分配策略以应对不确定的通讯链路,保证频谱共享通信网络的稳健性能。然而,现有关于频谱共享通信网络的研究还比较少。本论文针对频谱共享通信网络中出现的能量紧缺、安全通... 

【文章来源】:南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】:78 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

频谱共享通信网络的资源分配关键技术研究


图1.3论文研宄内容的组织框架??

雷达图,一体化系统,雷达,能量


?第2章能量收集频谱共享通信网络的最佳资源分配???第2章能量收集频谱共享通信网络的最佳资源分配??本章在频谱共享通信网络中,首次建立了基于无线充电技术的雷达通信一体??化系统的最佳资源分配问题框架,延长了雷达通信一体化系统的持续工作时间。??本章首先介绍了通过多天线基站进行无线充能的雷达通信一体化系统模型,然后??在传统的OFDM信号上设计整合雷达通信波形以及雷达探测和用户通信的重要??性能指标。基于此系统模型,本章在最小雷达性能约束、最小通信性能约束、基??站总功率约束和工作总时长约束下,设计了最佳的整合波形、能量收集时长和能??量波束成形矢量,以实现基站能量消耗的最小化。并通过理论推导证明了半正定??松弛处理后的得到最佳波束形成矩阵的秩恒为一,说明了原始优化问题的非凸约??束总是成立,得到了全局最优的波束成形矢量。最后,通过仿真验证了优化的最??佳资源方案性能优于传统的平均功率分配方案。??2.1系统模型??I??^??^?^涵??h?|?r2??无线能量传输时段?|?雷达探测和通信传输时段??I??图2.1能量收集雷达通信一体化系统??为了解决频谱共享通信网络中由于有限能量存储而导致的运行时间受限的??问题,本章研究了无线充能的雷达通信一体化系统,如图2.1所示。该系统在有??线充电电缆难以铺设或电缆铺设成本极高的荒原、山地等场景下有着极高的发展??14??

能量图,互信息,数据传输,能量


络的最佳资源分配???x10'3???2.5?-?-e-?15dB?Op]?-??12dB?OP??15dB?EQ??12dB?EQ??f??^?1.5?-??i??3?v—卜一^?命一?一??r\?!?I?I?j?i?I?i?!?I?I??〇??1?'?1?'?'?1?1?*?1?1?1??40?60?80?100?120?140?160?180?200?220?240?260??S求的锻小互信息(bit>??图2.2传输能量与需求的最小互信息的关系??图2.2分别展示了当最低通信数据传输速率及^为150bit,通信用户上的接收??信噪比为10dB,雷达接收信噪比为12dB和15dB时,在优化方案与基准方案下??所需的无线充电基站的传输能量与雷达探测目标的最小互信息之间的关系。本章??提出的优化方案在图中表示为“OP”,而基准方案表示为“EQ”。从图中可以看??出,传输能量随着雷达所需的最小互信息增加而增加。这是因为需求的最小互信??息增加意味着对雷达探测性能的需求提高,雷达通信一体机需要更多的能量来实??现对远场目标的探测功能,所以无线充电基站需要消耗更多的能量给雷达通信一??体机供能。另外还可以看到,基准方案比我们提出的资源优化方案需要更多的传??输能量来实现同样的雷达性能。这是因为提出的优化方案考虑了不同子载波的信??道环境,设计了当前信道情况下最优的功率分配方案,能以更少的能量达到预期??的雷达性能要求。值得注意的是当所需的最小互信息低于220bit且雷达信噪比低??于15dB时,基准方案所需的传输能量几乎是恒定不变的。这是因为雷达信噪比?

【参考文献】:
期刊论文
[1]限幅法降低OFDM雷达通信一体化系统PAPR研究[J]. 李自琦,梅进杰,胡登鹏,马少博,苏俊生.  雷达科学与技术. 2014(04)
[2]雷达通信综合化波形设计技术分析[J]. 陈兴波,王小谟,曹晨,徐山峰,孙延坤.  现代雷达. 2013(12)
[3]基于频率调制的多载波Chirp信号雷达通信一体化研究[J]. 李晓柏,杨瑞娟,程伟.  电子与信息学报. 2013(02)
[4]多相伪随机序列在雷达通信一体化中的应用[J]. 李晓柏,杨瑞娟,程伟.  信号处理. 2012(11)

硕士论文
[1]恒包络OFDM雷达通信一体化关键技术研究[D]. 郝跃星.西安电子科技大学 2017
[2]基于OFDM的雷达通信一体化信号设计[D]. 何佶明.电子科技大学 2017
[3]基于OFDM的雷达通信一体化信号设计[D]. 王孟奇.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于chirp扩频技术的雷达通信一体化研究[D]. 上官瑞春.西安电子科技大学 2012



本文编号:3017881

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