基于OFDM的认知无线电网络中资源分配算法研究

摘要

认知无线电技术允许认知用户主动探测发现和合理利用空闲频谱资源，缓解了频谱资源日益紧张的问题，为提高频谱利用率提出了一个全新的方法。正交频分复用(OFDM)技术作为一种多载波调制复用技术，能够灵活管理无线电系统资源，和认知无线电技术相结合，可以进一步加强系统的灵活性和更好的利用频谱资源。在基于OFDM的认知无线电网络中，资源分配是关键技术之一，直接影响到网络性能的好坏。本文重点研究了基于OFDM的认知无线电网络中的资源分配问题，主要工作如下:
　　1、提出了一种基于能量效率的资源分配算法。在采用下垫式(underlay)频谱接入模式下的基于OFDM的认知无线电网络的下行链路中，以认知网络的总发射功率和授权用户的干扰门限作为约束条件，构建以认知网络总能量效率作为优化目标的资源分配问题。算法分为两步求解:先采用改进的启发式算法来解决子载波分配问题，然后利用分式规划的思想并改进了Dinkelbach算法来解决功率分配问题。仿真实验结果表明所提的算法能有效的提高网络能量效率，同时减少对授权用户的干扰。
　　2、提出了一种基于非完美感知的资源分配算法。在采用填充式(overlay)频谱接入模式下的基于OFDM的认知无线电网络的上行链路中，考虑到非完美频谱感知结果对授权用户的正常传输和频谱利用率带来的影响，引入误检概率和虚警概率，然后计算出认知用户对授权用户产生的干扰作为约束条件，构建以认知网络容量为优化目标的资源分配问题。通过功率预分配、子载波分配和单用户功率调整三个步骤来进行求解。仿真实验验证了所提出算法在考虑非完美感知场景下的有效性。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 认知无线电概述

1．2．1 认知无线电的定义

1．2．2 认知无线电的特征

1．2．3 认知无线电的发展

1．3 认知无线电的关键技术

1．3．1 频谱感知技术

1．3．2 频谱共享技术

1．3．3 功率控制技术

1．4 国内外研究现状

1．5 本文的研究内容和章节安排

第2章 基于OFDM的认知无线电网络

2．1 OFDM技术概述

2．1．1 OFDM的基本原理

2．1．2 OFDM的特点

2．1．3 OFDM系统的资源分配

2．2 OFDM技术在认知无线电中的适用性

2．3 基于OFDM的认知无线电系统结构

2．4 基于OFDM的认知无线电网络的资源分配

2．5 小结

第3章 基于能量效率的资源分配算法

3．1 引言

3．2 系统模型

3．3 基于能量效率的资源分配算法

3．3．1 子载波分配算法

3．3．2 功率分配算法

3．4 仿真结果

3．5 小结

第4章 基于非完美频谱感知的资源分配算法

4．1 引言

4．2 系统模型和问题描述

4．3 基于非完美频谱感知的资源分配算法

4．3．1 功率预分配算法

4．3．2 子载波分配算法

4．3．3 单用户功率调整算法

4．4 仿真结果

4．5 小结

总结

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的学术论文