隨著對無線資源需求的與日俱增,人們已經(jīng)利用了幾乎所有可利用的頻段,并且由于頻譜分配的不合理性,使得頻譜資源已經(jīng)變成一種稀缺資源。認(rèn)知無線電技術(shù)可以通過頻譜感知等技術(shù),利用授權(quán)用戶(主用戶)未正在使用的頻譜來有效地提高頻譜利用率。通常,如果主用戶當(dāng)前處于空閑狀態(tài)時,則次級用戶可以暫時接入主用戶的頻段。對于底層網(wǎng)絡(luò),次級用戶和主用戶同樣可以實現(xiàn)頻譜共享,那么就要求次級用戶對主用戶的干擾必須低于主用戶預(yù)先設(shè)定的門限干擾功率。為了保障主用戶的服務(wù)質(zhì)量,次級用戶不得不采用一個較低的發(fā)射功率,不可避免的限制了信號的覆蓋范圍。因此將協(xié)作分集技術(shù)引入到次級用戶系統(tǒng)以彌補因發(fā)射功率不足帶來的覆蓋范圍損失。其中,放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(AF,amply and forward)以其低復(fù)雜度被廣泛應(yīng)用。采用該協(xié)議的中繼對接收到的信號進行放大處理,然后再轉(zhuǎn)發(fā)信號至信宿節(jié)點。另一種是譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(DF,decode and forward),中繼將接收到的信號首先進行譯碼然后再重新編碼轉(zhuǎn)發(fā)至信宿。但是,當(dāng)前的文獻主要集中在對AF認(rèn)知協(xié)作技術(shù)的研究,而很少有文獻研究DF的認(rèn)知協(xié)作通信技術(shù)�；谏鲜隹紤],本文對DF認(rèn)知協(xié)作通信技術(shù)進行了深入研究,主要工作如下:1.在多個主用戶共存的情境下,提出一種新型DF認(rèn)知協(xié)作通信系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)的信源節(jié)點和中繼節(jié)點均只配備單根天線,而在信宿處配置了多根接收天線并使用最大比合并技術(shù)來進行信號的接收。此外,對該認(rèn)知協(xié)作通信系統(tǒng)的中斷概率性能進行了分析推導(dǎo),得到了系統(tǒng)性能的精確表達(dá)式和漸進表達(dá)式。最后,通過利用蒙特卡洛仿真驗證了所得結(jié)果的正確性,仿真結(jié)果顯示通過對系統(tǒng)信宿節(jié)點天線個數(shù)的增加,系統(tǒng)的整體性能有所改善。2.構(gòu)建一個新型的兩跳式DF認(rèn)知協(xié)作通信系統(tǒng)方案,在次級通信系統(tǒng)周圍存在多個主用戶的環(huán)境下,對次級系統(tǒng)的性能進行研究。該系統(tǒng)在接收端存在多個次級信宿,并采用基于接收端信噪比最優(yōu)的方式進行多用戶選擇。在文中我們得到了系統(tǒng)中斷概率的閉合表達(dá)式以及在大信噪比時的漸進表達(dá)式。并且,計算機仿真結(jié)果和分析結(jié)果完全吻合,最后仿真結(jié)果顯示基于多用戶技術(shù)的系統(tǒng)性能較傳統(tǒng)的協(xié)作系統(tǒng)有很大改善。3.設(shè)計一個基于DF認(rèn)知協(xié)作通信系統(tǒng)的最優(yōu)中繼選擇策略,并且研究了該系統(tǒng)在不同的功率分配方案,即固定發(fā)射功率和自適應(yīng)發(fā)射功率下的系統(tǒng)中斷概率性能,計算出了系統(tǒng)中斷概率的精確結(jié)果和漸進結(jié)果。最后,通過蒙特卡洛仿真驗證了文中所得結(jié)論的正確性。仿真結(jié)果顯示通過增加中繼個數(shù),系統(tǒng)的性能有所改善,并且自適應(yīng)發(fā)射功率的系統(tǒng)性能要優(yōu)于固定發(fā)射功率的系統(tǒng)性能,但是自適應(yīng)發(fā)射功率的信號前綴信息過多,因此隨著中繼個數(shù)增加,會對系統(tǒng)造成很大的負(fù)擔(dān)。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TN925
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 協(xié)作通信的背景
        1.1.2 認(rèn)知無線電的背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 協(xié)作通信的提出
        1.2.2 認(rèn)知無線電的提出
        1.2.3 認(rèn)知協(xié)作通信的發(fā)展
    1.3 目前研究熱點及存在的問題
    1.4 本文研究內(nèi)容
    1.5 本文組織結(jié)構(gòu)
2 認(rèn)知協(xié)作通信的理論基礎(chǔ)
    2.1 衰落信道的特點與建模
        2.1.1 信道的時間特性
        2.1.2 信道頻率特性
        2.1.3 頻率平坦衰落信道模型
        2.1.4 幾種經(jīng)典信道統(tǒng)計模型
    2.2 認(rèn)知協(xié)作通信系統(tǒng)中的發(fā)射功率選擇方案
        2.2.1 自適應(yīng)功率發(fā)射
        2.2.2 固定功率發(fā)射
    2.3 中斷概率
    2.4 分集合并技術(shù)
        2.4.1 選擇合并
        2.4.2 最大比合并
        2.4.3 性能對比與仿真
    2.5 協(xié)作通信的協(xié)議
        2.5.1 放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議（AF）
        2.5.2 譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議（DF）
        2.5.5 仿真結(jié)果分析
    2.6 本章小結(jié)
3 基于MRC的多天線DF認(rèn)知通信技術(shù)研究
    3.1 系統(tǒng)和信道模型
    3.2 中斷概率分析
    3.3 仿真結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于多用戶技術(shù)的DF認(rèn)知通信系統(tǒng)性能研究
    4.1 系統(tǒng)模型
    4.2 各模塊的算法設(shè)計與實現(xiàn)
    4.3 漸進表達(dá)式
    4.4 計算機仿真及分析
    4.5 本章小結(jié)
5 DF認(rèn)知協(xié)作通信技術(shù)中的中繼選擇策略研究
    5.1 系統(tǒng)模型
    5.2 中繼選擇方案
        5.2.1 ATP模式下的中繼選擇
        5.2.2 FTP模式下的中繼選擇
        5.2.3 信號前綴結(jié)構(gòu)比較
    5.3 中斷概率分析
        5.3.1 ATP模式下的中斷概率
        5.3.2 FTP模式下的中斷概率
    5.4 仿真結(jié)果和分析
    5.5 本章小結(jié)
6 本文總結(jié)和展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號：2876575