【摘要】：近年來(lái),隨著無(wú)線通信的快速發(fā)展,人們對(duì)高速率無(wú)線業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越高。因此無(wú)線頻譜資源日益短缺,能源消耗也越來(lái)越大。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)能夠很好地解決頻譜利用率低的問(wèn)題。在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中,次用戶能夠很好地感知周圍環(huán)境并改變工作參數(shù),從而自適應(yīng)地接入頻譜。同時(shí)協(xié)作通信技術(shù)的出現(xiàn)滿足了用戶對(duì)高速率業(yè)務(wù)的需求,它通過(guò)協(xié)作分集技術(shù)提高了系統(tǒng)的容量。未來(lái)的無(wú)線通信不僅要考慮頻譜資源利用率低的問(wèn)題,還要強(qiáng)調(diào)能量效率的綠色無(wú)線電。鑒于此,本文針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電中的頻譜效率以及能量效率做了相關(guān)研究,具體內(nèi)容包括:1、針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò),研究了基于OFDM非完美頻譜感知下能量效率的資源分配。為了不將功率浪費(fèi)在錯(cuò)誤檢測(cè),通過(guò)定義一個(gè)速率損失函數(shù)引入了一個(gè)新的能效模型,優(yōu)化該能效的表達(dá)式可以節(jié)省寶貴的資源,例如電池壽命等,使該能效比傳統(tǒng)能效的增益大。在優(yōu)化中對(duì)所有的子信道都進(jìn)行功率約束,有兩種對(duì)主用戶的干擾容限:峰值干擾功率約束以及平均干擾功率約束,通過(guò)比較兩種功率約束來(lái)衡量能效的性能。經(jīng)過(guò)計(jì)算驗(yàn)證了能效和傳輸功率是擬凹的關(guān)系,提出了一種優(yōu)化的能效資源分配算法。仿真結(jié)果表明,新的算法比傳統(tǒng)的算法提高了能效,并且在一定的干擾功率下,基于平均干擾功率約束的能效比基于峰值干擾功率約束的能效大。2、針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電中的雙向中繼網(wǎng)絡(luò),研究了基于OFDM非完美頻譜感知下頻譜效率的資源分配問(wèn)題�？紤]了兩種接入機(jī)制:機(jī)會(huì)式的頻譜接入以及共享式的頻譜接入。與傳統(tǒng)的基于認(rèn)知的雙向中繼資源分配方法不同的是,所提的算法聯(lián)合優(yōu)化感知時(shí)間和發(fā)射功率,從而最大化次級(jí)系統(tǒng)的吞吐量。在頻譜感知階段,次級(jí)系統(tǒng)的兩個(gè)用戶和中繼用戶聯(lián)合感知主用戶的存在狀態(tài),確保了感知結(jié)果的準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)傳輸階段,為了有效地保護(hù)主用戶,每個(gè)階段都考慮平均干擾功率約束以及次級(jí)系統(tǒng)總的功率約束,在這些約束條件下,求得最優(yōu)的感知時(shí)間和功率分配。最后仿真比較了兩種接入機(jī)制的性能,驗(yàn)證了所提算法的有效性。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of wireless communication, the demand for high-speed wireless services becomes higher and higher. Therefore, the wireless spectrum resources are increasingly short, and the energy consumption is also increasing. Cognitive radio technology can solve the problem of low spectrum efficiency. In cognitive radio networks, secondary users are able to sense their surroundings and change their working parameters so that they can access the spectrum adaptively. At the same time, the emergence of cooperative communication technology meets the needs of users for high-speed services, and it improves the capacity of the system through cooperative diversity technology. The future wireless communication should not only consider the low efficiency of spectrum resources, but also emphasize the energy efficiency of green radio. In view of this, this paper studies the spectrum efficiency and energy efficiency of cognitive radio. The main contents are as follows: 1. For cognitive radio network, the energy efficiency allocation based on OFDM imperfect spectrum sensing is studied. In order not to waste power on error detection, a new energy efficiency model is introduced by defining a rate loss function, which can save valuable resources, such as battery life, to optimize the expression of that energy efficiency. Make the energy efficiency greater than the traditional energy efficiency gain. In the optimization, all subchannels are constrained by power, and there are two kinds of interference tolerance for primary users: peak interference power constraint and average interference power constraint. The performance of energy efficiency is measured by comparing the two power constraints. The relationship between energy efficiency and transmission power is proved to be quasi-concave, and an optimized energy efficiency resource allocation algorithm is proposed. Simulation results show that the energy efficiency of the new algorithm is higher than that of the traditional algorithm, and the energy efficiency based on the average interference power constraint is higher than that based on the peak interference power constraint under certain interference power, and the energy efficiency based on the peak interference power constraint is higher than that based on the peak interference power constraint. For two-way relay networks in cognitive radio, the problem of spectrum efficiency allocation based on OFDM imperfect spectrum sensing is studied. Two access mechanisms are considered: opportunistic spectrum access and shared spectrum access. Different from the traditional cognitive-based bi-directional relay resource allocation method, the proposed algorithm jointly optimizes the perceived time and transmit power to maximize the throughput of the secondary system. In the spectrum sensing phase, two users and relay users of the secondary system jointly sense the state of the primary user, which ensures the accuracy of the sensing results. In the data transmission phase, in order to protect the master user effectively, the average interference power constraints and the overall power constraints of the secondary system are considered in each stage. Under these constraints, the optimal perceptual time and power allocation are obtained. Finally, the performance of the two access mechanisms is compared, and the effectiveness of the proposed algorithm is verified.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN925

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本文編號(hào)：2460544