本文選題：認知無線電 + 合作中繼技術(shù)�。� 參考：《北京交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：在無線通信終端日益普及的今天,頻譜資源已經(jīng)成為了一種寶貴的稀缺資源。然而目前大部分的頻譜都是固定分配給用戶,但是用戶對頻譜的使用在時間和空間上都具有多樣性,這樣就造成了頻譜資源的嚴重浪費,頻譜資源利用率較低。認知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其可以感知網(wǎng)絡(luò)中的空閑頻段并動態(tài)調(diào)整通信參數(shù)來利用空閑頻譜而得到了廣泛的關(guān)注,被認為是一種提高頻譜資源利用率的有效途徑。然而,在認知無線電網(wǎng)絡(luò)中,雙方的通信也會受到陰影、衰落等因素的影響,而不能滿足通信質(zhì)量。合作中繼技術(shù)具有空間分集增益,可以有效地對抗衰落,提高通信質(zhì)量。中繼選擇算法是合作中繼的關(guān)鍵技術(shù),它主要幫助用戶高效的選擇合適的中繼節(jié)點。而無線網(wǎng)絡(luò)中的大部分用戶是處于不斷移動的狀態(tài),將理論研究與實際的移動模型相結(jié)合十分具有現(xiàn)實意義。所以本文主要研究的是認知無線電網(wǎng)絡(luò)中針對移動用戶的合作中繼選擇算法。本文主要有兩個創(chuàng)新點：一是將合作中繼選擇算法建立在用戶處于移動狀態(tài)的基礎(chǔ)上,更接近于現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)場景,這是以往的研究工作所忽視卻對于算法的實際實施十分必要的；二是將優(yōu)化停止理論應(yīng)用在了動態(tài)中繼選擇算法上,使得中繼選擇過程中不需要遍歷所有的中繼節(jié)點,從而大大減小了中繼選擇的時間和損耗,提高了中繼選擇的效率。本文首先介紹了合作中繼選擇算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并重點強調(diào)了本文研究內(nèi)容的背景意義和必要性。然后介紹了認知無線電的基本原理、移動社交網(wǎng)的常用模型、合作中繼技術(shù)的基本原理及本文引入算法的基本原理。為了解決網(wǎng)絡(luò)中用戶移動性的問題,我們引入了約束馬爾科夫決策過程模型,將主用戶的位置移動和緩存器狀態(tài)作為主用戶的兩個狀態(tài),將丟包率和中繼傳輸損耗作為約束條件,并用線性規(guī)劃進行求解,中繼選擇算法達到了系統(tǒng)通信質(zhì)量和損耗之間的動態(tài)平衡。然而這種算法具有兩個局限性,首先它并沒有考慮SU的移動性,而且它對中繼的選擇的需要以遍歷所有候選中繼為基礎(chǔ),這降低了中繼選擇效率。所以,為了使移動模型更加接近現(xiàn)實情況,并解決遍歷所有中繼節(jié)點所導(dǎo)致的中繼選擇效率低的問題,我們將移動模型進一步復(fù)雜化,創(chuàng)新性地將用戶的移動性建模轉(zhuǎn)化為次級用戶可作中繼節(jié)點的概率,并引入了經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)化停止理論,提出了基于優(yōu)化停止理論的動態(tài)中繼選擇算法,從而在保證通信質(zhì)量的同時提高了中繼選擇效率。最后,我們通過實驗仿真驗證,本文提出的兩種中繼選擇算法都達到了預(yù)期的效果并在用戶移動的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中具有良好的性能表現(xiàn)。
[Abstract]:With the increasing popularity of wireless communication terminals, spectrum resources have become a valuable scarce resource. However, most of the spectrum is allocated to users at present, but the users have diversity in time and space, which results in a serious waste of spectrum resources and low utilization of spectrum resources. Cognitive radio network (CRN) technology has been widely concerned because it can perceive the idle frequency band and dynamically adjust the communication parameters to use the idle spectrum. It is considered to be an effective way to improve the utilization of spectrum resources. However, in cognitive radio networks, the communication between the two sides will also be affected by the shadow, fading and other factors, and can not meet the quality of the communication. Cooperative relay technology has spatial diversity gain, which can effectively combat fading and improve communication quality. Relay selection algorithm is the key technology of cooperative relay. It mainly helps users to select appropriate relay nodes efficiently. However, most of the users in wireless networks are in the state of continuous movement, so it is of great practical significance to combine the theoretical research with the actual mobile model. Therefore, this paper mainly studies cooperative relay selection algorithm for mobile users in cognitive radio networks. There are two main innovations in this paper: first, the cooperative relay selection algorithm is based on the user in the mobile state, more close to the reality of the network scene, This is ignored by the previous research work but it is very necessary for the practical implementation of the algorithm. Secondly, the optimal stop theory is applied to the dynamic relay selection algorithm, so that the relay selection process does not need to traverse all relay nodes. Thus, the time and loss of relay selection are greatly reduced, and the efficiency of relay selection is improved. This paper first introduces the research status of cooperative relay selection algorithm at home and abroad, and emphasizes the background significance and necessity of the research content in this paper. Then it introduces the basic principle of cognitive radio, the common models of mobile social network, the basic principle of cooperative relay technology and the basic principle of the algorithm introduced in this paper. In order to solve the problem of user mobility in the network, we introduce a constrained Markov decision process model, which takes the position movement of the primary user and the buffer state as the two states of the primary user. The packet loss rate and relay transmission loss are taken as the constraint conditions and solved by linear programming. The relay selection algorithm achieves the dynamic balance between the communication quality and the loss. However, this algorithm has two limitations. Firstly, it does not consider the mobility of Su, and its need for relay selection is based on traversing all candidate relays, which reduces the efficiency of relay selection. Therefore, in order to make the mobile model closer to reality and solve the problem of inefficient relay selection caused by traversing all relay nodes, we further complicate the mobile model. In this paper, the mobility modeling of users is transformed into the probability of secondary users as relay nodes, and the optimal stopping theory in economics is introduced, and a dynamic relay selection algorithm based on optimal stopping theory is proposed. Thus, the relay selection efficiency is improved while the communication quality is guaranteed. Finally, through the experimental simulation, the two relay selection algorithms proposed in this paper have achieved the desired results and have good performance in the mobile network environment.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925

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