认知无线电网络中功率分配问题的研究

论文摘要

随着无线通信技术的快速发展，未来无线移动通信系统要求具有更高的数据率、更高的频谱利用率、更高的通信可靠性以及较低的发送功率。而认知无线电(CR)技术由于其极高的频谱效率，充分的灵活性，能够支持很高的数据速率并保证系统可靠性，因而成为无线通信技术的发展趋势，并成为下一代无线通信的首选技术。本文主要研究了认知无线电网络中的功率分配问题，主要内容如下：首先介绍了认知协作中继机制，该机制的主要特征是，次用户网络中，只有固定的中继节点（Cognitive Relay）具有认知能力，认知中继CR和网络的接入点（Access Point，AP）构成了协作频谱感知系统，负责协调次用户间的信道分配，并且CR使用了协作中继技术协作次用户传输，从而获得频谱分集增益。其次，研究了基于凸优化的认知中继功率分配问题。考虑在干扰温度的限制下，如何通过合理的子载波功率分配使得系统容量最大化。文章依据凸优化理论给出该问题的最优迭代算法，并从改善算法平均时间复杂度的角度加以改进，进而提出一种次优算法。数值仿真结果表明，次优算法相比最优算法有一定的性能损失，但是计算复杂度大大减少。最后，研究了在资源受限的认知无线网络中，基于功率有效性的次用户最优功率分配问题，目的是提高次用户网络的功率利用率。文中不仅给出了最优功率分配算法，同时提出一种次优的低复杂度快速选择算法。文章最后的仿真表明，次优算法相比最优算法仅带来有限的性能损失。此外，当中继节点靠近源节点时更有利于系统性能的最优化，源节点到目的节点链路相比中继链路对系统性能影响更大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外科研机构的研究现状
• 1.3 主要研究内容及论文结构
• 第二章 认知无线电网络
• 2.1 认知无线电的基本概念和特点
• 2.2 认知无线电的功能
• 2.3 认知无线电的协议体系结构
• 2.4 认知无线电的关键技术
• 2.5 协作通信技术在认知无线电网络中的应用
• 2.6 认知OFDM 网络基本原理
• 2.7 本章小结
• 第三章 基于凸优化的认知中继功率分配
• 3.1 引言
• 3.2 系统模型及网络环境
• 3.3 认知协作中继机制（CCR）的中继方案
• 3.3.1 协作中继概念
• 3.3.2 中继方案模型
• 3.3.3 次用户的传输率
• 3.3.4 仿真分析
• 3.4 基于凸优化的认知中继功率分配算法
• 3.4.1 算法简介
• 3.4.2 OFDM 子载波干扰受限模型
• 3.4.3 系统建模
• 3.4.4 功率分配算法
• 3.4.4.1 最优算法
• 3.4.4.2 次优算法
• 3.4.5 数值仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于功率有效性的功率分配研究
• 4.1 引言
• 4.2 系统模型
• 4.3 功率分配
• 4.3.1 中断概率限制
• 4.3.2 平均功率消耗总量
• 4.3.3 功率分配
• 4.4. 计算机仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 进一步的研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文