本文關(guān)鍵詞：保障時延QoS的安全認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)跨層資源分配研究

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【摘要】：無線通信技術(shù)的高速發(fā)展為現(xiàn)代社會提供了巨大便利,但隨之而來的頻譜資源稀缺的局面也越來越嚴(yán)峻。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio, CR)技術(shù)可有效改善頻譜利用不佳的現(xiàn)狀,受到廣大研究者的關(guān)注。另一方面,由于無線傳輸媒介的開放特性,CR網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)陌踩砸彩且粋�亟待解決的重要問題。采用物理層安全技術(shù),能夠使CR網(wǎng)絡(luò)的可靠性大幅提升。但是,基于信息論的物理層安全研究忽略了實(shí)時多媒體應(yīng)用中時延等服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)要求,存在一定局限性。因此,針對CR網(wǎng)絡(luò)的安全性與時延QoS保障問題,采用凸優(yōu)化理論,引入安全有效容量概念,論文深入研究安全CR網(wǎng)絡(luò)的跨層資源分配策略,規(guī)劃優(yōu)化問題,進(jìn)行求解并仿真驗(yàn)證。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1)簡述安全CR網(wǎng)絡(luò)中保障時延QoS的跨層研究框架。在引入表征一般無線傳輸系統(tǒng)統(tǒng)計時延QOS性能的有效容量基礎(chǔ)上,探討保密系統(tǒng)時延QOS性能與安全有效容量模型的關(guān)系,提出安全CR網(wǎng)絡(luò)的跨層資源優(yōu)化方法。(2)基于Underly頻譜共享模式的單用戶安全CR網(wǎng)絡(luò),借助安全有效容量模型,論文提出一種可提供時延QoS保障的跨層資源分配策略。假設(shè)信道狀態(tài)信息(channel state information, CSI)完全已知,規(guī)劃最大化安全有效容量與最小化干擾溫度的功率優(yōu)化問題。采用凸優(yōu)化方法求解,并進(jìn)行數(shù)值仿真分析,驗(yàn)證相關(guān)功率分配策略的優(yōu)越性。同時,假設(shè)主要信道的CSI存在誤差,研究以最大化安全有效容量為目標(biāo)的功率控制魯棒性問題,求解并仿真,結(jié)果表明魯棒性設(shè)計實(shí)用性更強(qiáng)。(3)針對采用時分多址(time-division multiple-access, TDMA)的多用戶安全CR網(wǎng)絡(luò),論文從公平性、時延保障、安全傳輸?shù)冉嵌瘸霭l(fā),以最小化β-公平成本函數(shù)為目標(biāo),進(jìn)行優(yōu)化問題規(guī)劃,提出一種功率與時隙跨層優(yōu)化方案。進(jìn)一步,利用凸優(yōu)化理論和隨機(jī)優(yōu)化方法求解,并進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明,提出的跨層資源分配策略可有效平衡資源分配的效能與公平性,且明顯優(yōu)于其他對比策略。同時,在以上研究基礎(chǔ)上,假設(shè)主要信道的CSI不完全可知,論文分析資源優(yōu)化的魯棒性設(shè)計,使得理論研究更加接近于實(shí)際應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：時延QoS 安全CR網(wǎng)絡(luò) 安全有效容量 凸優(yōu)化理論 跨層資源分配
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景12
• 1.2 CR技術(shù)12-14
• 1.3 CR網(wǎng)絡(luò)中的安全通信及資源分配14-17
• 1.4 保障時延QoS的跨層資源優(yōu)化17-18
• 1.5 凸優(yōu)化理論18-21
• 1.6 論文主要工作及內(nèi)容安排21-22
• 第二章 安全CR網(wǎng)絡(luò)跨層資源分配研究框架22-30
• 2.1 有效容量概述22-25
• 2.1.1 統(tǒng)計時延QoS保障22-23
• 2.1.2 有效容量與有效帶寬23-25
• 2.2 安全有效容量與跨層模型25-28
• 2.3 跨層資源優(yōu)化方法28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 單用戶安全CR網(wǎng)絡(luò)跨層資源分配30-49
• 3.1 系統(tǒng)模型30-31
• 3.2 完美信道下最大化安全有效容量的跨層功率分配31-40
• 3.2.1 問題規(guī)劃32
• 3.2.2 最優(yōu)功率分配32-36
• 3.2.3 仿真結(jié)果及分析36-40
• 3.3 完美信道下最小化干擾溫度的跨層功率分配40-44
• 3.3.1 問題規(guī)劃40
• 3.3.2 最優(yōu)功率分配40-42
• 3.3.3 仿真結(jié)果及分析42-44
• 3.4 非完美信道下最大化安全有效容量的跨層功率分配44-48
• 3.4.1 魯棒性問題規(guī)劃44-45
• 3.4.2 基于魯棒性的功率分配45-46
• 3.4.3 魯棒性算法分析46-47
• 3.4.4 仿真結(jié)果及分析47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 多用戶安全CR網(wǎng)絡(luò)跨層資源分配49-72
• 4.1 系統(tǒng)模型49-51
• 4.2 完美信道下保障時延QoS與公平的跨層資源分配51-65
• 4.2.1 約束條件及問題規(guī)劃51-52
• 4.2.2 基于對偶分解的最優(yōu)功率及時隙分配52-58
• 4.2.3 對偶問題求解58-59
• 4.2.4 隨機(jī)優(yōu)化資源分配59-61
• 4.2.5 仿真結(jié)果及分析61-65
• 4.3 非完美信道下保障時延QoS與公平的跨層資源分配65-71
• 4.3.1 魯棒性問題規(guī)劃65-66
• 4.3.2 基于魯棒性的資源分配66-68
• 4.3.3 魯棒性算法分析68-70
• 4.3.4 仿真結(jié)果及分析70-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利82-83
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表83

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本文編號：1111748