面向多信道的认知无线网络频谱分配策略及性能优化研究

发布时间：2022-02-24 11:56

　　近年来,无线通信技术进入了快速发展时期。用户端的业务需求呈现出更加复杂且多元化的发展态势,导致无线频谱短缺问题日益突出。认知无线网络作为一种有效解决频谱短缺问题的新技术逐渐成为研究的热点。在一个认知无线网络中,通常有两类优先级不同的用户,授权用户与认知用户。本文从用户数据的接纳控制与传输控制出发,考虑不同的网络性能需求,研究合理的动态频谱资源分配策略。融合随机建模理论、经济学基本理论、博弈理论及群智能优化理论,进行多信道频谱分配策略的数学建模与系统性能优化。首先,提出并优化基于能量检测阈值的多信道频谱分配策略。为有效控制认知用户的漏检与误警引起的共享频谱干扰,引入能量检测阈值机制对认知用户数据的接纳进行控制。通过建立带多服务台共享干扰的优先级排队模型刻画两类用户的随机行为,并建立系统性能指标,评估能量检测阈值对系统性能指标的影响。最终折衷系统性能指标构建系统成本函数,采用Logistic混沌初始化种群,改进教-学优化算法,给出信道能量检测阈值的优化设置方案。其次,提出并优化基于动态预留的多信道频谱分配策略。为平衡认知无线网络中两类用户的响应性能,针对授权频谱的预留比例设计动态预留方式,... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究现状与发展态势
        1.2.1 数据接纳控制的相关研究
        1.2.2 数据传输控制的相关研究
        1.2.3 系统节能策略的相关研究
        1.2.4 优先级随机理论的相关研究
        1.2.5 系统优化方法的相关研究
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文结构
第2章 基于能量检测阈值的多信道频谱分配策略
    2.1 引言
    2.2 基于能量检测阈值的多信道频谱分配策略描述
    2.3 带多服务台共享干扰的优先级排队模型
        2.3.1 系统模型建立
        2.3.2 稳态概率分布解析
    2.4 系统性能指标
        2.4.1 认知用户吞吐量
        2.4.2 认知用户平均延迟
        2.4.3 认知用户信道切换率
        2.4.4 信道利用率
    2.5 基于能量检测阈值的多信道频谱分配策略的优化
        2.5.1 系统成本函数建立
        2.5.2 能量检测阈值的优化算法设计
    2.6 本章小结
第3章 基于动态预留的多信道频谱分配策略
    3.1 引言
    3.2 基于动态预留的多信道频谱分配策略描述
    3.3 带可变服务率的优先级排队模型
        3.3.1 系统模型建立
        3.3.2 稳态概率分布解析
    3.4 系统性能指标
        3.4.1 认知用户中断率
        3.4.2 认知用户平均延迟
        3.4.3 认知用户频谱占用率
        3.4.4 授权用户阻塞率
    3.5 基于动态预留的多信道频谱分配策略的优化
        3.5.1 系统成本函数建立
        3.5.2 自适应控制因子与信道开启阈值的联合优化算法设计
    3.6 本章小结
第4章 基于周期性休眠的多信道频谱分配策略
    4.1 引言
    4.2 基于周期性休眠的多信道频谱分配策略描述
    4.3 带异步多重休假的优先级排队模型
        4.3.1 系统模型建立
        4.3.2 稳态概率分布解析
    4.4 系统性能指标
        4.4.1 认知用户吞吐量
        4.4.2 认知用户平均延迟
        4.4.3 系统能量节省率
        4.4.4 信道利用率
    4.5 基于周期性休眠的多信道频谱分配策略的优化
        4.5.1 系统成本函数建立
        4.5.2 信道服务率与休眠参数的联合优化算法设计
    4.6 本章小结
第5章 基于止步阈值与周期性休眠的多信道频谱分配策略
    5.1 引言
    5.2 基于止步阈值与周期性休眠的多信道频谱分配策略描述
    5.3 带有限容量与异步多重休假的优先级排队模型
        5.3.1 系统模型建立
        5.3.2 稳态概率分布解析
    5.4 系统性能指标
        5.4.1 认知用户阻塞率
        5.4.2 认知用户吞吐量
        5.4.3 认知用户平均延迟
        5.4.4 系统节能率
    5.5 基于止步阈值与周期性休眠的多信道频谱分配策略的定价方案
        5.5.1 纳什均衡接入率
        5.5.2 社会最优接入率
        5.5.3 定价方案
    5.6 本章小结
第6章 基于唤醒阈值与周期性休眠的多信道频谱分配策略
    6.1 引言
    6.2 基于唤醒阈值与周期性休眠的多信道频谱分配策略描述
    6.3 带N-策略与异步多重休假的优先级排队模型
        6.3.1 系统模型建立
        6.3.2 稳态概率分布解析
    6.4 系统性能指标
        6.4.1 认知用户吞吐量
        6.4.2 认知用户平均延迟
        6.4.3 系统节能率
    6.5 基于唤醒阈值与周期性休眠的多信道频谱分配策略的定价方案
        6.5.1 纳什均衡接入率
        6.5.2 社会最优接入率
        6.5.3 定价方案
    6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]认知无线电网络的节能策略及带有激活过程的性能优化[J]. 王开宇,杨蕊,袁嵩,许晨熙,金顺福.  小型微型计算机系统. 2018(01)
[2]Energy-Efficient Target Channel Sequence Design for Spectrum Handoffs in Cognitive Radio Networks[J]. Xiaolong Yang,Xuezhi Tan.  中国通信. 2017(05)
[3]认知无线网络中非理想频谱检测的切换[J]. 马彬,包小敏,谢显中.  北京邮电大学学报. 2016(04)
[4]Underlay认知无线电网络功率与允入控制优化算法[J]. 任晓岳,陈长兴.  系统工程与电子技术. 2016(10)
[5]混沌数谱在保密系统的应用研究[J]. 陈伟.  北京电子科技学院学报. 2016(02)
[6]认知无线电研究进展[J]. 陈兵,胡峰,朱琨.  数据采集与处理. 2016(03)
[7]多态蚁群算法的认知无线电频谱分配[J]. 张婧怡,向新,王锋,孙晔,鲁阳,李斌.  空军工程大学学报(自然科学版). 2016(02)
[8]基于图着色理论的短波无线接入网动态频谱分配方法[J]. 段瑞杰,姚富强,李永贵,牛英滔,齐扬阳.  计算机工程. 2016(04)
[9]无线通信系统频谱分配策略优化研究[J]. 张婧怡,向新,孙晔,王峰.  计算机仿真. 2015(10)
[10]概率反馈动态频谱分配策略及性能分析[J]. 金顺福,葛世英,霍占强.  通信学报. 2015(07)



本文编号：3642673