【摘要】：近些年來,隨著無線通信業(yè)務(wù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的固定頻譜分配方法已經(jīng)不能滿足無線通信系統(tǒng)日益發(fā)展的需求。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio)作為一種革命性的智能頻譜共享技術(shù),可以保證通信系統(tǒng)的高可靠性和有效的頻譜利用率,從而得到了快速發(fā)展和廣泛關(guān)注。此外,由于協(xié)作傳輸技術(shù)可以保證系統(tǒng)獲得近似于MIMO技術(shù)的系統(tǒng)性能,也得到了快速發(fā)展。當(dāng)我們將協(xié)作傳輸技術(shù)應(yīng)用在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中時,一個嶄新的網(wǎng)絡(luò)——認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)(Cognitive Relay Networks,CRN)隨之誕生。該網(wǎng)絡(luò)保持了認(rèn)知無線電高效利用頻譜的特性,以及中繼傳輸技術(shù)的可靠性,可以在一定程度上有效地提高無線通信系統(tǒng)性能。本文在不同系統(tǒng)模型下對認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要取得的研究成果為：1.在共享頻譜認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中,由于多中繼節(jié)點的存在,系統(tǒng)可以獲得更好的系統(tǒng)性能。但是,由于非理想頻譜檢測的存在,次級用戶會對主用戶的傳輸產(chǎn)生干擾。我們分別討論了在集中式頻譜檢測和分布式頻譜檢測下,次級用戶對主用戶的干擾。此外我們推導(dǎo)了干擾概率的數(shù)學(xué)表達(dá)式。實驗結(jié)果表明,在非理想頻譜檢測下,主用戶的會受到次級用戶較大的干擾。相比于分布式頻譜檢測而言,集中式頻譜檢測可以獲得更好的系統(tǒng)性能。另外,通過增加中繼節(jié)點的數(shù)量可以彌補(bǔ)由非理想頻譜檢測造成的系統(tǒng)性能損失。2.在頻譜共享認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中,我們分別推導(dǎo)了非理想頻譜檢測和理想頻譜檢測下,次級用戶端到端中斷概率的閉式表達(dá)式。此外,我們提出中斷概率差的概念去衡量兩種情況下,次級用戶中斷概率的變化情況。實驗結(jié)果表明,次級用戶的中斷概率會受到頻譜檢測的影響,但是當(dāng)我們增加中繼節(jié)點的數(shù)目時,可以提高系統(tǒng)性能。3.自適應(yīng)技術(shù)可以針對系統(tǒng)參數(shù)的變化動態(tài)調(diào)整自身的調(diào)制方式,將自適應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中可以有效地提高系統(tǒng)的性能。我們研究了在發(fā)達(dá)轉(zhuǎn)發(fā)中繼策略下,在干擾受限系統(tǒng)中應(yīng)用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)的性能分析。我們推導(dǎo)了系統(tǒng)容量、中斷概率、平均頻譜效率和平均誤比特率的數(shù)學(xué)表達(dá)式。實驗結(jié)果表明,自適應(yīng)技術(shù)可以提高系統(tǒng)的性能,可以有效地提高次級用戶的頻譜效率和降低次級用戶的誤比特率。
[Abstract]:In recent years, with the development of wireless communication services, the traditional fixed spectrum allocation method can no longer meet the growing needs of wireless communication systems. As a revolutionary intelligent spectrum sharing technology, cognitive radio (Cognitive Radio) can guarantee the high reliability and efficient spectrum efficiency of communication system, so it has gained rapid development and wide attention. In addition, the cooperative transmission technology can guarantee the system performance similar to that of MIMO technology, and it also has a rapid development. When we apply cooperative transmission technology to cognitive network, a brand-new network, cognitive relay network (Cognitive Relay Networks,CRN), is born. The network can improve the performance of wireless communication system to a certain extent by maintaining the characteristics of efficient spectrum utilization of cognitive radio and the reliability of relay transmission technology. In this paper, the cognitive relay network is systematically studied under different system models. The main research results are as follows: 1. In shared spectrum cognitive relay networks, due to the existence of multi-relay nodes, the system can achieve better system performance. However, due to the existence of non-ideal spectrum detection, secondary users will interfere with the transmission of primary users. We discuss the interference of secondary users to primary users under centralized spectrum detection and distributed spectrum detection respectively. In addition, we derive the mathematical expression of interference probability. The experimental results show that the primary user will be greatly disturbed by the secondary user under the non-ideal spectrum detection. Compared with distributed spectrum detection, centralized spectrum detection can achieve better system performance. In addition, the loss of system performance caused by non-ideal spectrum detection can be compensated by increasing the number of relay nodes. In spectrum sharing cognitive relay networks, closed expressions of end-to-end outage probability of secondary users under non-ideal spectrum detection and ideal spectrum detection are derived respectively. In addition, we propose the concept of outage probability difference to measure the variation of the interrupt probability of secondary users in both cases. The experimental results show that the interrupt probability of secondary users will be affected by spectrum detection, but when we increase the number of relay nodes, the system performance can be improved. 3. Adaptive technology can dynamically adjust its own modulation mode according to the change of system parameters. The application of adaptive technology to cognitive relay networks can effectively improve the performance of the system. In this paper, we study the performance analysis of adaptive modulation in interference-constrained systems under the developed forwarding relay strategy. The mathematical expressions of system capacity, interrupt probability, average spectral efficiency and average bit error rate are derived. The experimental results show that the adaptive technology can improve the performance of the system, improve the spectrum efficiency of the secondary users and reduce the bit error rate of the secondary users.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN925

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