本文關(guān)鍵詞：認知多址接入系統(tǒng)中的吞吐量和能量消耗優(yōu)化研究

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【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及業(yè)務(wù)需求的多樣化,無線頻譜資源的短缺問題變得越來越嚴重,認知無線電技術(shù)作為一種動態(tài)頻譜接入技術(shù),能夠有效緩解頻譜資源短缺與其利用率低下之間的矛盾,并已成為目前的研究熱點。近年來,許多學(xué)者利用不同的頻譜接入技術(shù)從不同角度對認知無線電系統(tǒng)的性能進行了探討。然而,對認知多址接入系統(tǒng)中的吞吐量(有效容量和有效吞吐量)和能量消耗等基礎(chǔ)問題,研究和分析不夠深入全面。針對認知多址接入系統(tǒng)中頻譜共享的有效容量問題,為了避免次用戶對主用戶造成有害的干擾,次用戶必須統(tǒng)一服從干擾功率約束條件;此外,主用戶和次用戶還受到統(tǒng)計服務(wù)質(zhì)量的約束。在這種場景下,本文推導(dǎo)出主用戶和次用戶的鏈路層有效容量的閉式表達式,以此分析不同參數(shù)對主用戶和次用戶性能的影響。仿真表明,存在單個次用戶有效容量與同時進行傳輸次用戶數(shù)量以及總的次用戶有效容量之間的折中。針對利用機會頻譜接入研究認知多址接入系統(tǒng)中的有效吞吐量問題,由于受到碰撞約束和非理想感知的影響,設(shè)計接入策略來增加吞吐量比較困難,該方面研究較少。本文在碰撞約束和非理想信道信息下,定義有效吞吐量并作為次用戶的性能指標,同時在信道質(zhì)量分布參數(shù)未知的情況下采用有限的信道樣本對其進行估計,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了次用戶的接入策略。進一步,給出了優(yōu)化問題的求解,并對非理想感知下次用戶的性能進行分析。通過仿真實驗,討論了信道質(zhì)量門限與碰撞概率及次用戶性能之間的關(guān)系,對比了理想感知和非理想感知下次用戶的性能,并與其他接入策略進行對比,驗證了本文接入策略的有效性。在混合接入下的認知多址接入系統(tǒng)中,為了減少能量消耗,需要對感知時間、傳輸信道以及功率進行合理的分配。為此,本文考慮一種基于多用戶多信道感知的頻譜共享方案,在保證主用戶的服務(wù)質(zhì)量下,將平均能量消耗與平均發(fā)送數(shù)據(jù)的比值作為能量消耗的性能指標,把干擾功率作為約束條件,建立了初始的能量消耗優(yōu)化問題。進一步,對優(yōu)化問題進行凸松弛,并轉(zhuǎn)化為一個含參數(shù)的線性問題,從而提出一種最小化能量消耗的算法。通過實驗仿真,討論了次用戶數(shù)量、信道數(shù)量及干擾功率對能量消耗和最優(yōu)感知時間的影響,同時也驗證了本文的理論分析結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：認知無線電 認知多址接入 有效容量 有效吞吐量 能量消耗
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第2章 認知多址接入系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)15-23
• 2.1 認知無線電的概念15-16
• 2.2 認知無線電的相關(guān)技術(shù)16-19
• 2.2.1 頻譜感知16-17
• 2.2.2 頻譜分析17
• 2.2.3 頻譜接入17-19
• 2.3 認知無線電的MAC協(xié)議19-22
• 2.3.1 認知無線電的MAC協(xié)議分類19
• 2.3.2 集中式認知無線電MAC19-20
• 2.3.3 分布式認知無線電MAC20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 認知多址接入系統(tǒng)中的主用戶和次用戶有效容量分析23-34
• 3.1 引言23-24
• 3.2 系統(tǒng)模型和性能指標24-26
• 3.2.1 系統(tǒng)模型24-26
• 3.2.2 性能指標26
• 3.3 主用戶和次用戶的有效容量26-28
• 3.3.1 主用戶的有效容量26-28
• 3.3.2 次用戶的有效容量28
• 3.4 仿真結(jié)果與分析28-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 碰撞約束和非理想感知下的有效吞吐量分析34-46
• 4.1 引言34-35
• 4.2 系統(tǒng)模型和性能指標35-37
• 4.2.1 系統(tǒng)模型35-36
• 4.2.2 性能指標36-37
• 4.3 碰撞約束下次用戶接入策略設(shè)計37-38
• 4.4 優(yōu)化問題求解38-40
• 4.5 非理想感知下次用戶有效吞吐量分析40-41
• 4.6 仿真結(jié)果與分析41-45
• 4.7 本章小結(jié)45-46
• 第5章 認知多址接入系統(tǒng)中的能量消耗優(yōu)化46-61
• 5.1 引言46-47
• 5.2 系統(tǒng)模型47-48
• 5.3 信道與功率分配48-51
• 5.4 優(yōu)化算法51-54
• 5.5 仿真結(jié)果與分析54-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 第6章 工作總結(jié)與展望61-63
• 6.1 本文工作總結(jié)61
• 6.2 未來工作展望61-63
• 參考文獻63-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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2 羅麗平;邱煥新;張廣馳;秦家銀;;具有約束條件的認知無線電網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)頻譜價格函數(shù)[J];電子學(xué)報;2011年03期

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本文編號：835722