本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線電中基于能效的協(xié)作頻譜感知及其網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化

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【摘要】：當(dāng)今社會是信息社會,信息化在各個領(lǐng)域影響著人們的生活。無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展為信息化提供了更大的可能,同時也出現(xiàn)了一定的問題,頻譜資源作為不可再生的資源變得日益短缺起來。認(rèn)知無線電技術(shù)作為可以有效提高頻譜利用率的技術(shù)被提出,通過對空閑授權(quán)信道的利用可以緩解頻譜資源短缺問題。論文研究了認(rèn)知無線電中基于能效的協(xié)作頻譜感知以及網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化問題,通過對網(wǎng)絡(luò)中的各種參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整,可以提高認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的能效,提升網(wǎng)絡(luò)性能,并研究了認(rèn)知無線電在M2M網(wǎng)絡(luò)中基于能效的應(yīng)用。論文研究內(nèi)容如下:1、研究了單信道多次用戶認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作頻譜感知基于能效的聯(lián)合優(yōu)化問題。首先建立了包含權(quán)重因子的網(wǎng)絡(luò)能效為優(yōu)化目標(biāo),以感知時長和感知用戶數(shù)為優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化問題。分別討論了當(dāng)感知用戶數(shù)目一定時,感知時長與認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)能效之間的關(guān)系;當(dāng)感知時長一定時,感知用戶數(shù)目與認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)能效之間的關(guān)系。通過對優(yōu)化問題中感知時長和用戶數(shù)目進(jìn)行分析,提出可行的優(yōu)化算法。然后進(jìn)一步討論權(quán)重因子為0以及1兩種特殊情形能效與感知用戶數(shù)目之間關(guān)系。最后通過數(shù)值結(jié)果在融合中心分別采用“OR”融合準(zhǔn)則、“AND”準(zhǔn)則和“K out of N”準(zhǔn)則下驗證了分析的正確性,即通過對感知時長和感知用戶的數(shù)目進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化可以使認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的能效達(dá)到最大值。另外,仿真結(jié)果表明采用“K out of N”準(zhǔn)則雖然付出更多的感知用戶開銷才能達(dá)到最優(yōu)值,但能效的最優(yōu)值要比采用其它兩種融合準(zhǔn)則的要高。2、研究了多信道多次用戶認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作頻譜感知基于能效的聯(lián)合優(yōu)化問題。首先建立了以感知時長和感知門限為優(yōu)化參數(shù)、以最大化認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能效為目的優(yōu)化問題。分別證明了當(dāng)感知門限給定時能效關(guān)于感知時長存在最優(yōu)值、當(dāng)感知時長給定時能效關(guān)于感知門限存在最優(yōu)值,并提出系統(tǒng)能效最大化的聯(lián)合優(yōu)化算法。然后,進(jìn)一步考慮實際系統(tǒng)中主信道的可用概率并不一定是固定不變的情形,提出了基于主信道的可用概率的能效最大化的改進(jìn)算法。最后仿真結(jié)果驗證了通過對用戶資源進(jìn)行合理分配,針對不同的信道狀況分配不同的感知參數(shù)可以有效提升整個系統(tǒng)的能效。3、研究了多信道多次用戶認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作頻譜感知用戶利用分簇方法基于能效的聯(lián)合優(yōu)化問題。首先研究以主用戶分簇、感知時長和感知門限為優(yōu)化參數(shù)、以最大化認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能效利用率為目的優(yōu)化問題,固定感知時長和感知門限,分析了能效與主用戶分簇的關(guān)系,并提出了優(yōu)化主用戶分簇的算法。然后研究以次用戶分簇為優(yōu)化參數(shù)、以最大化認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能效為目的優(yōu)化問題,將優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為虛警概率增益能效優(yōu)化問題,在分析基礎(chǔ)上提出了次用戶分簇的優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明通過對主用戶進(jìn)行合理分簇,可以在資源有限的情況下提升感知性能較好的信道,從而提升整個系統(tǒng)的能效;通過對次用戶進(jìn)行合理分簇可以使每個次用戶發(fā)揮其最優(yōu)性能,進(jìn)一步提升系統(tǒng)的能效。4、研究了M2M網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)知無線電技術(shù)的應(yīng)用及其基于能效的優(yōu)化方案。在單蜂窩小區(qū)模型中,往往存在著大量的設(shè)備需要在有限的信道資源內(nèi)進(jìn)行頻繁的通信,本文根據(jù)M2M網(wǎng)絡(luò)的特性,提出一種基于能效的M2M網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法,仿真結(jié)果可以看出通過將設(shè)備進(jìn)行分簇整合數(shù)據(jù)以提高系統(tǒng)的能效。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知無線電 協(xié)作頻譜感知 能效 分簇
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 專用術(shù)語注釋表13-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 論文研究背景14-15
• 1.2 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)概述15-17
• 1.3 頻譜感知技術(shù)17-23
• 1.3.1 頻譜感知技術(shù)概述17-18
• 1.3.2 頻譜感知算法介紹18-23
• 1.4 論文的研究內(nèi)容以及結(jié)構(gòu)安排23-26
• 1.4.1 已有的研究工作23-24
• 1.4.2 論文內(nèi)容安排24-26
• 第二章 基于能效的單主信道協(xié)作頻譜感知優(yōu)化26-58
• 2.1 引言26-27
• 2.2 系統(tǒng)模型27-29
• 2.2.1 協(xié)作頻譜感知的系統(tǒng)模型27-28
• 2.2.2 能量檢測的虛警概率與檢測概率28-29
• 2.3 基于能效的優(yōu)化模型29-31
• 2.4 優(yōu)化問題的求解31-41
• 2.4.1 能效與感知時長的關(guān)系31-36
• 2.4.2 能效與協(xié)作頻譜感知的次用戶數(shù)目的關(guān)系36-41
• 2.5 優(yōu)化問題的特殊情形分析41-45
• 2.5.1 a =1 的情形41-44
• 2.5.2 a =0 的情形44-45
• 2.6 數(shù)值結(jié)果及分析45-56
• 2.7 本章小結(jié)56-58
• 第三章 基于能效的多主信道協(xié)作頻譜感知優(yōu)化58-78
• 3.1 引言58-59
• 3.2 系統(tǒng)模型59-61
• 3.2.1 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)59-60
• 3.2.2 基于能量檢測的協(xié)作頻譜感知模型60-61
• 3.3 基于能效的優(yōu)化問題61-67
• 3.4 i_t 值域起點分析67
• 3.5 主信道可用概率估計分析67-70
• 3.6 仿真與分析70-76
• 3.7 本章小結(jié)76-78
• 第四章 基于能效的感知簇的協(xié)作頻譜感知優(yōu)化78-96
• 4.1 引言78-79
• 4.2 主用戶分簇優(yōu)化問題79-83
• 4.2.1 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)介紹79-80
• 4.2.2 優(yōu)化問題描述80-83
• 4.3 次用戶分簇優(yōu)化問題83-90
• 4.3.1 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)83-84
• 4.3.2 優(yōu)化問題描述84-86
• 4.3.3 優(yōu)化問題的轉(zhuǎn)化86-90
• 4.4 數(shù)值分析90-95
• 4.5 本章小結(jié)95-96
• 第五章 基于能效的M2M系統(tǒng)用戶分簇優(yōu)化方案96-108
• 5.1 引言96-97
• 5.2 系統(tǒng)模型97-99
• 5.3 優(yōu)化問題介紹與分析99-103
• 5.4 數(shù)值分析103-107
• 5.5 本章小結(jié)107-108
• 第六章 總結(jié)與展望108-110
• 參考文獻(xiàn)110-114
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文114-116
• 致謝116

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：610457