全双工认知无线中继网络频谱感知与中继选择研究

发布时间：2017-08-22 14:31

  本文关键词：全双工认知无线中继网络频谱感知与中继选择研究

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【摘要】：随着无线通信技术的飞速发展和无线通信系统的广泛应用,频谱需求与资源匮乏之间的矛盾已成为制约移动互联网、物联网、D2D通信、M2M通信等新兴无线通信业态发展的瓶颈之一。一方面,业界将目光瞄准毫米波、可见光频段,力图寻找更多的无线频谱资源,但受传播特性限制,高频段无线电波很难满足宽覆盖要求,另一方面,致力于提高频谱利用率,全双工(Full Duplex,FD)通信在相同区域实现同时同频收发,理论上可成倍提高频谱利用率。认知无线电(Cognitive Radio,CR)通过与主用户共享频谱资源,也能在一定程度上提高频谱利用率。将全双工通信和认知无线电技术融入无线中继网络,不仅能为无线中继网络提供更多的频谱使用机会,而且利用通信节点具有的全双工通信能力,在利用主用户授权频段发送数据的同时感知主用户的活跃状态,及时退出主用户工作信道,还能降低对主用户造成的干扰。本文针对全双工认知无线中继网络,研究频谱感知算法和中继选择策略,主要研究内容如下:(1)全双工认知无线中继网络频谱感知算法研究:首先给出了一种认知无线中继网络系统模型,然后将主用户ON/OFF模型与半双工模式和全双工模式传输帧结构合并建立认知无线中继网络传输特征模型。选用经典的能量检测算法执行频谱感知,分析了在全双工模式下存在残留自干扰,能量检测算法的检测概率和虚警概率,导出了全双工模式和半双工模式下认知用户的传输中断概率和平均碰撞时间,对比仿真分析了两种双工模式下,基于能量检测的频谱感知算法的检测性能以及认知用户传输中断概率和平均碰撞时间随信噪比和发送时段时长的变化。(2)全双工认知无线中继网络中继选择策略研究:首先给出了一种认知无线中继网络的中继选择模型,然后研究了全双工模式下等功率分配的最优中继选择策略、基于最大最小准则的中继选择策略、基于最优调和平均的中继选择策略和混合双工模式的中继选择策略以及最优功率分配下的中继选择策略的基本原理和中断概率,最后对各种中继选择策略的性能进行了对比仿真分析。
【关键词】：全双工 能量检测 频谱感知 中继选择 认知无线电
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 研究内容和章节安排11-13
• 2 认知无线中继网络中频谱感知与中继选择13-23
• 2.1 认知无线中继网络频谱共享方式13-16
• 2.1.1 基于干扰温度的静态频谱共享14-15
• 2.1.2 基于频谱感知的动态频谱共享15-16
• 2.2 频谱感知16-18
• 2.2.1 频谱感知的基本原理16-17
• 2.2.2 独立频谱感知算法17-18
• 2.2.3 协作频谱感知18
• 2.3 中继选择18-22
• 2.3.1 中继协作基础18-19
• 2.3.2 中继传输协议19-20
• 2.3.3 中继选择方式20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 全双工认知无线中继网络频谱感知算法23-37
• 3.1 系统模型23-24
• 3.2 全双工模式下的能量检测24-31
• 3.2.1 传输帧结构24-26
• 3.2.2 算法描述26-28
• 3.2.3 性能分析28-31
• 3.3 仿真分析31-35
• 3.4 本章小结35-37
• 4 全双工认知无线中继网络中继选择策略37-51
• 4.1 系统模型37-39
• 4.2 等功率分配下的中继选择39-45
• 4.2.1 最优中继选择42-43
• 4.2.2 基于最大最小准则的中继选择43-44
• 4.2.3 基于最优调和平均的中继选择44
• 4.2.4 混合双工模式的中继选择44-45
• 4.3 最优功率分配下的中继选择45-46
• 4.4 仿真分析46-49
• 4.5 本章小结49-51
• 5 总结与展望51-53
• 5.1 全文工作51-52
• 5.2 未来展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-59
• 附录59
• A. 作者在攻读学位期间发表的科研成果目录59
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录59

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本文编号：719687