本文關(guān)鍵詞：認知中繼網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化功率分配研究

  更多相關(guān)文章： 認知中繼網(wǎng)絡(luò) 功率分配 中斷概率 KKT條件 總功率最小化

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷多樣化和寬帶化,頻譜資源變得越來越擁擠。目前所采用的傳統(tǒng)靜態(tài)頻譜分配方案,使得頻譜利用率不高,很多頻譜資源被閑置或未被充分利用。認知無線電技術(shù)具有自主尋找和使用空閑頻譜資源的能力,有望解決頻譜資源緊缺和頻譜低利用率之間的矛盾。在認知無線電網(wǎng)絡(luò)中,認知用戶通過感知閑置的已授權(quán)頻段,在不對授權(quán)用戶造成破壞性干擾的前提下借用授權(quán)頻段,能極大提高頻譜利用率。另一方面,通過中繼協(xié)作,能夠?qū)㈤L距離路徑分成多個短距離。在保證點到點通信質(zhì)量不變的情況下,能減小信號的發(fā)射功率,從而降低用戶之間的信號干擾。因此,將中繼協(xié)作與認知無線電技術(shù)相結(jié)合,不僅能進一步提高頻譜的利用率,而且能降低通信系統(tǒng)的功率消耗,以達到提高通信系統(tǒng)容量和綠色寬帶通信的目的。本文以認知中繼網(wǎng)絡(luò)為研究背景,對系統(tǒng)中的最優(yōu)化功率分配問題進行探討,主要完成以下工作:(1)針對單用戶單中繼認知網(wǎng)絡(luò),以中斷概率最小化為優(yōu)化目標,提出了一種最優(yōu)化功率分配算法。該算法在保證授權(quán)用戶的通信質(zhì)量,且滿足認知用戶和認知中繼自身發(fā)射功率的受限條件下,對認知中繼系統(tǒng)進行功率分配以實現(xiàn)中斷概率最小化的優(yōu)化目標。首先,在認知用戶的發(fā)射功率一定的條件下,使用KKT條件得到系統(tǒng)初步功率分配。然后,采用雙向迭代搜索算法對初步功率分配進行調(diào)整達到對授權(quán)用戶通信質(zhì)量的保護,從而獲得系統(tǒng)功率的最優(yōu)分配。(2)針對多用戶單中繼的認知網(wǎng)絡(luò),以系統(tǒng)總功率最小化為優(yōu)化目標,提出了一種最優(yōu)化功率分配算法。該算法基于功率最小化等同于能效最大化原理,通過求取系統(tǒng)的最大能效從而實現(xiàn)系統(tǒng)最小功率的優(yōu)化目標。首先,通過比較認知源節(jié)點與認知中繼、認知中繼和認知目的節(jié)點之間的信道增益后,將認知系統(tǒng)分成兩部分。然后,分別對這兩部分進行求解。一部分通過賦予認知用戶最大允許功率獲得其最大能效,另一部分的系統(tǒng)功率最小化問題轉(zhuǎn)換為通過KKT條件進行求解的認知源節(jié)點總功率最小化問題,從而獲得系統(tǒng)功率的最優(yōu)分配。(3)對上述所提算法進行數(shù)值仿真和性能評估。仿真結(jié)果驗證了方案的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：認知中繼網(wǎng)絡(luò) 功率分配 中斷概率 KKT條件 總功率最小化
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 研究背景與意義8-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 認知中繼網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 功率分配的研究現(xiàn)狀11
• 1.3 本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第2章 認知中繼網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)化算法13-30
• 2.1 認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)13-17
• 2.2 無線中繼協(xié)作17-23
• 2.3 主用戶全面保護機制23-26
• 2.4 最優(yōu)化與KKT條件26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 單用戶單中繼認知網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化功率分配30-37
• 3.1 系統(tǒng)模型30-32
• 3.2 基于KKT和雙向迭代搜索的功率分配算法32-34
• 3.3 數(shù)值仿真與性能分析34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 多用戶單中繼認知網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化率分配37-46
• 4.1 系統(tǒng)模型37-38
• 4.2 系統(tǒng)總功耗最小化功率分配算法38-41
• 4.3 數(shù)值仿真與性能分析41-44
• 4.4 本章小結(jié)44-46
• 第5章 全文總結(jié)與未來展望46-48
• 5.1 全文總結(jié)46-47
• 5.2 工作展望47-48
• 參考文獻48-51
• 致謝51-52
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文和取得的科研成果52

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