認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化分配算法研究

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1、分類(lèi)號(hào)TN929．5密級(jí)公開(kāi)重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化分配算法研究英文題目ResearchonResourceOptimizationAllocation碩士研究生李慶指導(dǎo)教師學(xué)科專(zhuān)業(yè)陳前斌教授通信與信息系統(tǒng)論文提交日期2012年5月論文答辯日期2012年5月26日論文評(píng)閱人答辯委員會(huì)主席2012年5月26日獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲

2、得重麼郵電太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：矽12年6月f日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解重麼郵電太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)重龐蜜E電太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū))學(xué)位論文作者簽名

3、：蕩麥簽字日期：l凈‘月r日簽字日期：∥■i???‘，；二’．、{：；：¨t’!導(dǎo)師簽名：{≥一{‘0；、；年月日重慶郵電大學(xué)碩士論文摘要無(wú)線通信技術(shù)正朝著高頻譜利用率、高傳輸速率和寬網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方向持續(xù)發(fā)展，各種改善無(wú)線通信系統(tǒng)性能的新技術(shù)不斷出現(xiàn)，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)和協(xié)作中繼技術(shù)就是其中兩種。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)主要是通過(guò)頻譜感知和智能學(xué)習(xí)的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜共享和動(dòng)態(tài)頻譜分配，從而提高系統(tǒng)有限頻譜的利用率。協(xié)作中繼技術(shù)是指在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)中部署中繼節(jié)點(diǎn)，不僅可以顯著地提高單位頻譜上的頻譜效率，還可以擴(kuò)大無(wú)線信號(hào)的覆蓋范圍。認(rèn)知無(wú)線

4、電網(wǎng)絡(luò)中引入中繼協(xié)作技術(shù)構(gòu)成一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)集認(rèn)知無(wú)線電高效的動(dòng)態(tài)頻譜利用特性和中繼通信的可靠性為一體，可以有效地提高系統(tǒng)性能，具有很大的應(yīng)用潛力。鑒于認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)將會(huì)發(fā)展成為未來(lái)無(wú)線通信領(lǐng)域廣泛采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之一，實(shí)際應(yīng)用之前則很有必要對(duì)其理論進(jìn)行深入的研究。本文研究了認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中的資源優(yōu)化分配問(wèn)題。首先，研究了基于最大信道增益的中繼選擇方法，分析了不完全信道狀態(tài)信息(CSI，ChannelStateInformation)和受主用戶(hù)干擾情況下的認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中斷概率；進(jìn)一步提出了在主用戶(hù)干擾

5、約束和保證認(rèn)知用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS，QualityofService)條件下最大化認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)頻譜效率的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，利用拉格朗日對(duì)偶松弛法獲得了該優(yōu)化問(wèn)題的解，并分析了算法的收斂性，在保證主用戶(hù)傳輸質(zhì)量不受影響的前提下，提高了認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率。仿真結(jié)果表明本文提出的功率分配方案與等功率分配方案相比提高了性能增益，中斷概率顯著下降；同時(shí)表明在非完全信道條件下獲得的頻譜效率與完全信道條件下的頻譜效率近似，但減少了系統(tǒng)信息的反饋量和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，有利于該方案的工程應(yīng)用。其次，針對(duì)基于中繼選擇和波束成形的認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)

6、，考慮主鏈路信道質(zhì)量的不同，提出了一種新的聯(lián)合期望信道、干擾信道和中繼節(jié)點(diǎn)剩余能量的中繼選擇策略，該策略可以避免過(guò)度使用信道條件好的中繼節(jié)點(diǎn)，平衡中繼節(jié)點(diǎn)間的能量消耗，同時(shí)可以減少對(duì)主用戶(hù)的干擾，延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。進(jìn)一步提出了以最大化系統(tǒng)容量為目標(biāo)的基于中繼選擇和波束成形的功率分配方案，首先求解出最大目的端信干噪比下的最優(yōu)波束成形權(quán)值，然后利用拉格朗日乘數(shù)法對(duì)認(rèn)知源和中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行最優(yōu)功率分配。仿真結(jié)果表明聯(lián)合波束成形協(xié)作方案優(yōu)于傳統(tǒng)協(xié)作方案。關(guān)鍵詞：認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)，功率分配，中斷概率，中繼選擇，波束成形Abstra

7、ctWirelesscommullicationtechnologyiscontinuallydevelopingtowardshighspectrumefficiency,high-speedandwide—coverage．Variousnewtechnologics，sucha8thecognitiveradiotechnologyandthecooperationrelaytechnology,tolmproVetheperflonnanceofwirelesscommunicationsystemhaveem

8、ergedconstantlyThecognitiVeradiotechnologyCanachievespectrumsharinganddynamicspectrumallocationthroughtheabilityofthespectnmasensingandintellectuallearning，SOastomlp∞