認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，低效的固定頻譜分配方案已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求。采用動(dòng)態(tài)的頻譜接入方案是解決頻譜資源匱乏但利用率低的現(xiàn)狀的有效方法之一，認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)被認(rèn)為是解決頻譜資源利用率低的最佳技術(shù)，即指認(rèn)知用戶(hù)在不影響主用戶(hù)通信的前提下，能夠和主用戶(hù)共享頻譜資源，從而有效地提高頻譜資源的利用率。
　　在認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中采用協(xié)作技術(shù)不僅可有效提高頻譜感知的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，而且可降低認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的能量損耗。本文針對(duì)認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中的

2、協(xié)作技術(shù)的性能優(yōu)化進(jìn)行了深入研究，主要研究?jī)?nèi)容和成果包括：
　　(1)研究協(xié)作感知的性能優(yōu)化問(wèn)題，針對(duì)認(rèn)知單中繼網(wǎng)絡(luò)提出了基于最小化網(wǎng)絡(luò)中斷概率的頻譜感知和數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)合優(yōu)化方案。首先,分析協(xié)作感知的基本原理和性能；然后,將改進(jìn)的中繼協(xié)作傳輸方案應(yīng)用到認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中；最后，以最小化認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中斷概率為目標(biāo)，對(duì)感知時(shí)間、融合準(zhǔn)則門(mén)限等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并給出認(rèn)知單中繼網(wǎng)絡(luò)中斷概率的近似表達(dá)式。數(shù)學(xué)分析和仿真結(jié)果表明，存在最佳的感知時(shí)

3、間、最佳融合準(zhǔn)則使認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)的中斷性能最優(yōu)，且改進(jìn)的認(rèn)知中繼協(xié)作傳輸方案的中斷性能和容量均優(yōu)于傳統(tǒng)的認(rèn)知中繼協(xié)作傳輸方案。協(xié)作頻譜感知可有效提高認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)的中斷性能。
　　(2)研究多中繼協(xié)作傳輸網(wǎng)絡(luò)的中斷性能優(yōu)化問(wèn)題，提出了三種優(yōu)化方案：中繼節(jié)點(diǎn)功率分配優(yōu)化方案、基于位置的中繼節(jié)點(diǎn)優(yōu)化選擇方案和基于橢圓的功率-位置聯(lián)合優(yōu)化方案。首先，在總的發(fā)射功率受限和已知信道參數(shù)的情況下，提出最優(yōu)功率分配(Optimal Power Al

4、location;OPA)方法，并給出信源和中繼的最優(yōu)功率分配的最優(yōu)解，仿真結(jié)果表明最優(yōu)功率分配方案的中斷性能優(yōu)于等功率分配方案。其次，在等功率分配(Equal Power Allocation;EPA)方案下，提出基于位置的中繼節(jié)點(diǎn)優(yōu)化選擇方法。理論分析和仿真結(jié)果都表明存在最佳的中繼位置使多中繼網(wǎng)絡(luò)的中斷性能最優(yōu)，且最佳中繼位置位于信源和目的端中間，距離該位置越遠(yuǎn)，多中繼網(wǎng)絡(luò)的性能越差。最后，基于橢圓模型，聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)中繼位置和功率分

5、配比兩個(gè)參數(shù)，從而使多中繼網(wǎng)絡(luò)的中斷概率最小。
　　(3)研究認(rèn)知多中繼協(xié)作傳輸網(wǎng)絡(luò)的中斷性能優(yōu)化問(wèn)題，提出頻譜感知和功率分配聯(lián)合優(yōu)化的方案。在認(rèn)知信源和認(rèn)知中繼總發(fā)射功率受限、認(rèn)知節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率最大值受限和平均干擾功率受限的約束條件下，針對(duì)認(rèn)知多中繼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證，分析最優(yōu)感知時(shí)間、最佳功率分配、最優(yōu)中繼位置、認(rèn)知中繼個(gè)數(shù)和協(xié)作頻譜感知對(duì)認(rèn)知多中繼網(wǎng)絡(luò)中斷性能的影響。
　　(4)研究認(rèn)知單中繼網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和能量效