认知无线网中感知和传输联合优化机制的研究

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1、分类号TN929.5密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-308-(2016)-01034重庆邮电大学硕士学位论文中文题目认知无线网中感知和传输联合优化机制的研究英文题目ResearchontheJointOptimizationMechanismofSensingandTransmissioninCognitiveWirelessNetworks学号S130101035姓名段昂学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师朱江副教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要认知无线电是一种智能的新型技术，可通过对频谱的二次利用提高

2、认知用户的吞吐量。影响认知用户吞吐量的系统参数有很多，如何权衡这些参数以最大限度地提高吞吐量是当前无线通信需要解决的难题。因此，在认知无线电中，通过联合优化影响认知吞吐量的某几个参数以最大化次用户吞吐量，已经成为当前研究的重要问题之一。本文的研究内容主要包括以下两点：第一，研究了认知无线电环境下感知时间与功率控制的联合优化方案。为了降低认知无线网中认知用户对主用户的干扰并最大化系统的认知吞吐量，本文提出了一种多时隙频谱感知和功率控制的联合优化方案。该方案将系统的每个帧分为若干个时隙，每个时隙分别进行频谱感知。通过合并每个时隙的感知结果，该方案有效地降低了系统的干扰

3、概率。在约束认知用户检测概率与传输功率的基础上，本文将吞吐量描述为关于感知时间与功率的多约束优化问题，通过设计联合迭代算法获得了最优感知时间与最优传输功率。仿真结果表明，所提联合优化方案的吞吐量性能最接近理论最优方案，并可通过牺牲部分吞吐量性能来降低系统干扰概率，且复杂度较低。第二，研究了认知无线电协作感知模型下的协作感知用户与功率分配的联合优化方案。为了提高多信道认知无线网中认知用户的吞吐量，本文提出了一种协作频谱感知次用户和功率分配的联合优化算法。该算法基于改进的频谱共享方案，在主用户忙碌时，以Underlay的方式接入频谱通信。在主用户空闲时，以Overla

4、y的方式接入频谱通信，该方案有效地增加了次用户接入信道的机会。在约束协作检测概率、总传输功率和干扰功率的情况下，本文将所有子信道的认知用户总吞吐量描述成一个多约束优化问题，从理论上分析了最优协作感知用户数与最优传输功率分配，并设计了一种联合迭代算法获取子信道最优协作用户数和最优传输功率分配。仿真结果表明，文中所提联合优化算法的所有子信道的认知总吞吐量相对于传统分配算法有所提高，且通过较少迭代次数就可收敛。关键词：认知无线电，频谱感知，联合优化，吞吐量，功率控制I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractCognitiveradioisanewkind

5、ofintelligenttechnology,whichcanimprovethethroughputofthecognitiveusersthroughre-utilizingthespectrum.Therearemanysystemparametersthataffectthethroughputofthecognitiveusers,anditisadifficultproblemtomaximizethecognitivethroughputbybalancingtheseparametersinthecurrentwirelesscommunicat

6、ionnetworks.Therefore,inordertomaximizethecognitivethroughput,thejointoptimizationoftheseveralsystemparametershasbecomeoneofthemostimportantissuesintheresearchofthecognitiveradio.Theresearchcontentsinthisthesismainlyincludethefollowingtwopoints:Firstly,ajointoptimizationschemeofthesen

7、singtimeandthepowercontrolisstudiedinthecognitiveradioenvironment.Inthecognitivenetwork,inordertodecreasetheinterferencecausedbythesecondaryuser(SU)andmaximizethethroughputofthecognitiveuser,amulti-slotoptimizationschemeofthespectrumsensingandthepowerallocationisproposed.Eachframeofth

8、esyst