【摘要】：無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了包括智能電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型網(wǎng)絡(luò)不斷涌現(xiàn),使得各種無(wú)線設(shè)備的數(shù)量出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),給稀缺的頻譜資源帶來(lái)了巨大的壓力。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)因其允許次用戶在主用戶頻譜空洞中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,而成為緩解頻譜資源不足與需求增大這一矛盾的關(guān)鍵技術(shù)之一。在保障主用戶性能的前提下、同時(shí)最大程度提高次用戶性能成為當(dāng)前認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)研究的關(guān)注點(diǎn)。目前研究成果主要從性能期望值的角度展開(kāi),然而網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)性會(huì)導(dǎo)致次用戶性能偏離期望值,因而有文獻(xiàn)對(duì)次用戶性能邊界做了探討,但尚未有較為系統(tǒng)的研究成果。因此,本文以次用戶的性能邊界研究為核心,對(duì)次用戶傳輸過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行建模,綜合分析了主用戶狀態(tài)、頻譜感知錯(cuò)誤、多址接入、信道衰落和多跳等因素對(duì)次用戶吞吐率邊界和延時(shí)邊界這兩個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)的影響,最后提出基于延時(shí)邊界約束的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:首先,對(duì)次用戶傳輸中多址接入機(jī)制的性能邊界展開(kāi)研究,提出了基于延時(shí)邊界的參數(shù)優(yōu)化方法,為次用戶傳輸性能邊界分析奠定基礎(chǔ)。本文針對(duì)次用戶的競(jìng)爭(zhēng)接入和非競(jìng)爭(zhēng)接入兩種典型的接入機(jī)制,分析了次用戶在主用戶頻譜空洞中動(dòng)態(tài)接入的隨機(jī)特征,建立了以服務(wù)曲線所表示的邊界模型,研究了主用戶狀態(tài)和多址接入機(jī)制對(duì)次用戶延時(shí)邊界的影響。通過(guò)理論和仿真分析,本文發(fā)現(xiàn)當(dāng)次用戶數(shù)增加時(shí),非競(jìng)爭(zhēng)接入方式的延時(shí)邊界隨之線性增大,而競(jìng)爭(zhēng)接入方式的延時(shí)邊界隨之指數(shù)增大,表明競(jìng)爭(zhēng)接入方式的延時(shí)邊界會(huì)因?yàn)榇斡脩魯?shù)增加而迅速惡化,由此,本文提出了基于延時(shí)邊界的參數(shù)優(yōu)化方法。其次,對(duì)次用戶多跳傳輸性能邊界展開(kāi)研究,提出了基于次用戶數(shù)驅(qū)動(dòng)的多跳策略,提升了端到端延時(shí)性能,為優(yōu)化次用戶多跳傳輸性能提供理論依據(jù)。在已有的邊界建模研究中,往往考慮數(shù)據(jù)與服務(wù)之間的相關(guān)性,以簡(jiǎn)化性能邊界分析,而本文則提出了與次用戶數(shù)據(jù)相互獨(dú)立的有損過(guò)程以構(gòu)建次用戶的邊界模型,從而得到了更緊致的延時(shí)邊界。針對(duì)多跳傳輸性能分析中經(jīng)典的逐跳疊加方法的局限性,本文提出一個(gè)基于串聯(lián)等效的端到端邊界模型,獲得更緊致的端到端延時(shí)邊界。進(jìn)一步研究端到端延時(shí)邊界與跳數(shù)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)延時(shí)邊界與跳數(shù)之間滿足線性尺度規(guī)律。通過(guò)理論和仿真分析,本文發(fā)現(xiàn)主用戶狀態(tài)和競(jìng)爭(zhēng)次用戶數(shù)對(duì)次用戶性能邊界的影響比感知錯(cuò)誤所產(chǎn)生的影響更強(qiáng);此外,多跳傳輸?shù)亩说蕉搜訒r(shí)邊界與跳數(shù)呈線性關(guān)系,與競(jìng)爭(zhēng)次用戶數(shù)呈指數(shù)關(guān)系�；诙说蕉搜訒r(shí)邊界與次用戶數(shù)和跳數(shù)的不同關(guān)系,本文提出了基于次用戶數(shù)驅(qū)動(dòng)的多跳策略,提升了端到端延時(shí)性能。最后,研究了衰落信道中次用戶的傳輸性能邊界,提出了基于衰落敏感的多跳策略,降低了端到端延時(shí),為優(yōu)化次用戶在衰落信道中的傳輸性能提供理論基礎(chǔ)。由于無(wú)線信道存在衰落,而香農(nóng)定理則準(zhǔn)確表征了衰落信道的服務(wù)能力,為了利用香農(nóng)定理構(gòu)建次用戶在衰落信道中傳輸?shù)倪吔缒Ｐ?本文從變換域角度出發(fā),建立了次用戶在主用戶頻譜空洞中傳輸?shù)淖儞Q域多跳傳輸邊界模型,將主用戶狀態(tài)和信道衰落融入模型中,分析了信道衰落和多跳對(duì)端到端延時(shí)邊界的影響。研究表明端到端延時(shí)邊界與信道衰落的減弱呈負(fù)指數(shù)關(guān)系,而與跳數(shù)呈線性關(guān)系�；诖�,本文提出了基于衰落敏感的多跳策略,降低了端到端延時(shí)。綜上所述,本文圍繞次用戶傳輸?shù)倪吔缒Ｐ驼归_(kāi)研究,分析了次用戶的傳輸性能邊界,提出了基于性能邊界的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化方法,對(duì)于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在新型網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN925

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 喻莉;羅晶晶;姜烈;張婕;;基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算的無(wú)線多跳網(wǎng)延遲邊界分析[J];電子與信息學(xué)報(bào);2013年04期

2 譚獻(xiàn)海;李明輝;金煒東;;IntServ網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化分配方法[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

，

本文編號(hào)：2707015