【摘要】：認知中繼網(wǎng)絡具有諸多優(yōu)勢,比如擴大信號覆蓋范圍、降低網(wǎng)絡通信干擾、頻譜資源利用率高等。然而,對于能量受限的認知中繼網(wǎng)絡,一旦中繼節(jié)點的能量耗盡,借助其進行的信息傳輸就會終止。為了解決網(wǎng)絡能量受限的問題,能量采集技術應允而生,成為一項有效延長無線通信網(wǎng)絡壽命的新技術�？紤]Nakagami-m衰落環(huán)境,本文主要研究了基于能量采集(Energy Harvesting,EH)的認知中繼網(wǎng)絡,并取得了一些研究成果。首先,針對單天線的認知解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DecodeandForward,DF)中繼網(wǎng)絡,考慮中繼節(jié)點采用能量采集技術中的功率分配協(xié)議(Power Splitting,PS)收集能量,認知發(fā)送端S和認知中繼R的傳輸功率均受到其最大發(fā)送功率和主用戶所能容忍的最大干擾功率的限制,這樣不僅能夠提高網(wǎng)絡頻譜的使用率,擴大通信范圍同時也增加了設備的使用時間,降低了經(jīng)濟成本。我們利用二項式展開等數(shù)學技巧,獲得了其在Nakagami-m衰落環(huán)境下的中斷概率表達式。所得到的結(jié)果與MonteCarlo仿真曲線匹配,證明了分析結(jié)果的真實性,本項研究成果可以指導Nakagami-m衰落環(huán)境下認知中繼網(wǎng)絡的結(jié)構設計與性能優(yōu)化。其次,我們在上一研究的基礎上分析了認知增量DF(IncrementalDecodeandForward,IDF)中繼網(wǎng)絡的傳輸可靠性問題�？紤]認知發(fā)送端與接收端之間存在直傳鏈路,當直傳鏈路通信質(zhì)量良好時,發(fā)送端直接發(fā)送信息給接收端;否則,發(fā)送端通過一個能量采集的中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信息給接收端,以保證良好的通信質(zhì)量。我們獲得IDF協(xié)議下該網(wǎng)絡準確的中斷概率表達式。分析值和仿真值的匹配檢驗了理論的真實性,最后的結(jié)論為認知中繼網(wǎng)絡提出了一種精確穩(wěn)妥的通訊方式。最后,針對多中繼和多主用戶下的認知中繼網(wǎng)絡的中斷性能,我們研究了兩種能量采集協(xié)議下的網(wǎng)絡的中斷概率。其中,第一種是功率分配協(xié)議(PS),中繼將接收到的信號能量一分為二,分別用來轉(zhuǎn)化為自身的能量和處理接受的信號。第二種是時間轉(zhuǎn)換協(xié)議(Time Switching,TS),中繼在一小段時間中獲取接受信號的能量,并在其余時間里從接受到的信號中檢索信息。這部分研究為認知多中繼能量采集網(wǎng)絡的方案設想與改進提供了有效的理論憑借。
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN925
【圖文】：

認知中繼網(wǎng)絡通過使用協(xié)作分集技術和ＣＲ技術，不僅可以改善分集效果，加強抵御逡逑干擾能力、擴大通信范圍，還能夠提升頻帶利用率［ＩＨ８］。逡逑如圖１．３所示，一個協(xié)作認知網(wǎng)絡，ＰＵ發(fā)送端，通過ＤＤ１、ＤＤ２和ＤＤ３認知節(jié)點的逡逑輔助，向ＰＵ接受端傳遞信息。每個認知節(jié)點都有各自的傳輸網(wǎng)絡，但由于認知網(wǎng)絡沒有逡逑固定的頻譜，所以它們需要與ＰＵ網(wǎng)絡共享頻譜資源，這就意味著，當ＰＵ正在通信時，認逡逑知節(jié)點則充當一個輔助中繼的作用，幫助ＰＵ傳遞信息，而當ＰＵ停止信息傳輸時，認知逡逑節(jié)點可以利用ＰＵ的頻段進行各自的內(nèi)部通訊。因此，將ＣＲ技術用在協(xié)作通訊網(wǎng)絡上，不逡逑單能夠極大地提升現(xiàn)有頻段的利用效率，改進協(xié)作網(wǎng)絡頻譜接入機會，還可以更好的提升逡逑通訊質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性能，擴展系統(tǒng)的覆蓋范圍來滿足用戶通訊需求？８］［６６］。逡逑

邐Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ邋Ｒｅｃｅｉｖｅｒ，邋Ｄ逡逑圖２．１認知ＤＦ中繼網(wǎng)絡模型逡逑如圖２．邋１所示，我們考慮認知中繼網(wǎng)絡由一個主用戶ＰＵ、一個能量采集中繼Ｒ、一個逡逑輔助發(fā)送機Ｓ和一個輔助接收機Ｄ構成�？紤]輔助收發(fā)機在不干擾ＰＵ通訊的基礎下，與逡逑ＰＵ共同使用一個頻率段，達成高效的頻段利用。假設由于主用戶ＰＵ與輔助接收機Ｄ相逡逑距較遠，它們之間沒有相互干擾，且輔助發(fā)送機Ｓ與輔助接收機Ｄ之間信道衰落嚴重不存逡逑在直傳，因此輔助發(fā)送機Ｓ必須通過一個中繼Ｒ與輔助接收機Ｄ進行通信。假設中繼Ｒ逡逑不存在固定的電源，它需要通過采集接收信號的能量來實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)發(fā)，并且輔助發(fā)送機逡逑Ｓ與中繼Ｒ的傳輸功率都受到主用戶最大可容忍千擾功率Ｉ和其各自的最大發(fā)送功率的約逡逑束。鏈路Ｓ－ＰＵ、Ｓ－Ｒ、Ｒ－ＰＵ和Ｒ－Ｄ的信道系數(shù)分別表示為＆、／ｉｓｒ、／ｉｒ７，和／Ｗ。中繼Ｒ和逡逑輔助接收機Ｄ處的加性高斯白噪聲（Ａｄｄｉｔｉｖｅ邋Ｗｈｉｔｅ邋Ｇａｕｓｓｉａｎ邋Ｎｏｉｓｅ，邋ＡＷＧＮ）分別用幾／？，和逡逑幾Ｄ表示

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