认知网络中继传输的中继选择与功率分配算法研究

摘要

随着无线通信业务的快速增长，无线通信可利用的有限频谱资源日益稀缺。认知无线电(CR)通过伺机地接入授权频谱以提高频谱利用率，是未来无线通信系统中的一个重要技术。无线中继通信具有灵活多样的拓扑结构和信号处理方式，将其应用于CR中，能够有效提高系统容量、增加网络覆盖、降低发射功率。功率控制是无线通信的关键技术之一，在CR网络中，通过合理控制认知用户的发射功率，一方面可以保证主用户的服务质量，另一方面可以改善CR系统的性能。
　　 本文研究衬垫(Underlay)认知网络中继传输的中继选择与功率分配算法，所做主要工作有:
　　 1、针对源和目的不能直接通信，且位于使用不同频谱资源的主用户附近的情形，在源和目的间引入中继以实现通信，其中源节点使用目的节点附近的主用户频段，中继使用源节点附近的主用户频段。应用凸优化方法在源和中继间进行功率分配并给出该分配问题的解析解，其中该分配方案是以最小化误比特率为优化目标，以总发射功率和平均干扰功率为约束条件。仿真结果表明，与平均功率分配算法相比，所给算法能够显著降低系统的误比特率。
　　 2、针对源和目的距离较远，且位于同一个主用户的覆盖区内的情形，在源和目的间建立多跳路由实现通信，源节点和各中继均使用同一主用户频段。给出一种利用位置信息，以优化跳数和总发射功率为目标的中继选择算法;同时给出一种以最大化系统容量为优化目标、以总发射功率和接收信干比为约束条件的功率分配算法。仿真结果表明，所给算法能够有效降低系统总发射功率和提高系统容量。

目录

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摘要

缩写词

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 选题意义

1．3 课题研究现状

1．4 论文结构

第二章 无线中继通信技术和认知无线电技术简介

2．1 无线中继通信技术

2．1．1 中继信道

2．1．2 中继传输协议

2．2 认知无线电技术简介

2．2．1 认知无线电的定义和特点

2．2．3 认知无线电的频谱共享技术

2．2．2 认知无线电网络

2．3 功率控制对认知网络的影响

2．3．1 传输和干扰范围

2．3．2 成功传输的必要和充分条件

2．3．3 功率控制的影响

2．4 认知网络中基于位置信息的共同传输

2．4．1 系统模型与共同传输概率

2．4．2 上行链路信干比分析

2．5 本章小结

第三章 使用不同频谱的认知中继传输机制与功率分配算法

3．1 引言

3．2 系统模型和问题规划

3．2．1 信道与系统模型

3．2．2 问题规划

3．3 平均功率分配算法

3．4 最优功率分配算法

3．4．1 情形1—源节点和中继节点的发射功率都不受干扰功率约束

3．4．2 情形2—只有源节点的发射功率受到干扰功率约束

3．4．3 情形3—只有中继节点的发射功率受到干扰功率约束

3．4．4 情形4—源节点和中继节点的发射功率都受到干扰功率约束

3．5 数值及仿真结果

3．6 本章小节

第四章 多跳认知中继传输的中继选择与功率分配算法

4．1 引言

4．2 系统模型和问题规划

4．2．1 信道与系统模型

4．2．2 问题规划

4．3 中继选择算法

4．3 功率分配算法

4．4 仿真结果

4．5 本章小节

第五章 全文总结及下一步工作

5．1 全文总结

5．2 下一步工作

致谢

参考文献

附录