本文選題：認知無線電　切入點：空域重用　出處：《東北大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著無線電通信技術的飛速發(fā)展和無線業(yè)務數量的不斷增長,頻譜資源日益匱乏。相關研究表明頻譜資源靜態(tài)分配機制是造成頻譜資源匱乏的主要原因之一。為了提高頻譜資源利用率,從根本上解決頻譜資源短缺問題,Joseph Mitola于1999年提出了認知無線電技術(Cognitive Radio, CR),其核心思想是允許認知用戶在不對授權用戶通信造成干擾的前提下,動態(tài)接入空閑頻譜資源,從而有效地提高頻譜資源利用率。在認知無線電系統(tǒng)中進行頻譜重用是提高頻譜資源利用率的核心手段,因此研究頻譜資源重用方法具有重要的理論意義和實用價值。本文主要研究了認知無線電系統(tǒng)中頻譜資源空域重用方法,主要工作如下：(1)闡述了認知無線電和頻譜資源重用的研究背景及意義,總結了頻譜重用的國內外研究現狀,介紹了認知無線電的關鍵技術。(2)針對頻譜資源空域重用中網絡傳輸總功率優(yōu)化問題,提出了一種基于博弈論的頻譜資源空域重用算法。利用博弈論建立了頻譜資源空域重用問題的博弈模型,然后基于認知用戶的信道質量引入價格因子來保證認知用戶在各信道上分配功率的公平性。通過理論分析證明了納什均衡點的存在性,然后利用逐次松弛迭代算法求解納什均衡點,獲得了功率分配的最優(yōu)解。所提算法不僅能夠實現最小化網絡傳輸總功率,而且能夠保證認知用戶的服務質量。(3)針對頻譜資源空域重用中系統(tǒng)容量最大化問題,提出了一種基于對偶理論的頻譜資源空域重用算法。首先構建了基于價格函數的系統(tǒng)容量最大化數學模型,為便于求解將原問題轉化為對偶問題,然后采用基于Armijo步長的梯度迭代算法求解納什均衡點,有效地實現了頻譜資源空域重用。與相關算法相比,該算法具有較低的計算復雜度。仿真實驗結果表明所提算法不僅能夠最大化系統(tǒng)容量,而且能夠有效地抑制網絡中用戶之間的干擾。
[Abstract]:With the rapid development of radio communication technology and the increasing number of wireless services, Spectrum resources are becoming increasingly scarce. Related studies show that the static allocation mechanism of spectrum resources is one of the main causes of spectrum resource scarcity. In order to improve the efficiency of spectrum resources, In 1999, Mitola put forward Cognitive Radio (CR), a cognitive radio technology, whose core idea is to allow cognitive users to access idle spectrum resources dynamically without interfering with the communication of authorized users. Spectrum reuse in cognitive radio system is the key means to improve the efficiency of spectrum resources. Therefore, it is of great theoretical significance and practical value to study the method of spectrum resource reuse. In this paper, the spatial reuse method of spectrum resource in cognitive radio system is mainly studied. The main work is as follows: (1) the research background and significance of cognitive radio and spectrum resource reuse are expounded, and the research status of spectrum reuse at home and abroad is summarized. This paper introduces the key technology of cognitive radio. A spatial reuse algorithm of spectrum resources based on game theory is proposed, and a game model for spatial reuse of spectrum resources is established by using game theory. Then the price factor is introduced based on the channel quality of the cognitive user to ensure the fairness of the power allocation between the cognitive users on each channel. The existence of Nash equalization point is proved by theoretical analysis. Then the Nash equilibrium point is solved by successive relaxation iterative algorithm, and the optimal solution of power allocation is obtained. The proposed algorithm can not only minimize the total transmission power of the network. Moreover, it can guarantee the quality of service (QoS) of cognitive users. (3) aiming at the problem of maximizing system capacity in spatial reuse of spectrum resources, A spatial reuse algorithm of spectrum resources based on duality theory is proposed. Firstly, a mathematical model of system capacity maximization based on price function is constructed. Then the gradient iterative algorithm based on Armijo step size is used to solve the Nash equilibrium point, which effectively realizes the spatial reuse of spectrum resources. The simulation results show that the proposed algorithm can not only maximize the system capacity, but also effectively suppress the interference between users in the network.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN925

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