认知中继网络资源优化分配算法研究

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1、分类号TN929．5密级公开重庆邮电大学硕士学位论文论文题目认知中继网络资源优化分配算法研究英文题目ResearchonResourceOptimizationAllocation硕士研究生李庆指导教师学科专业陈前斌教授通信与信息系统论文提交日期2012年5月论文答辩日期2012年5月26日论文评阅人答辩委员会主席2012年5月26日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

2、得重麽邮电太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：矽12年6月f日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽邮电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庞蜜E电太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名

3、：荡麦签字日期：l净‘月r日签字日期：∥■i⋯⋯⋯‘，；二’．、{：；：¨t’!导师签名：{≥一{‘0；、；年月日重庆邮电大学硕士论文摘要无线通信技术正朝着高频谱利用率、高传输速率和宽网络覆盖的方向持续发展，各种改善无线通信系统性能的新技术不断出现，认知无线电技术和协作中继技术就是其中两种。认知无线电技术主要是通过频谱感知和智能学习的能力来实现频谱共享和动态频谱分配，从而提高系统有限频谱的利用率。协作中继技术是指在传统的蜂窝网中部署中继节点，不仅可以显著地提高单位频谱上的频谱效率，还可以扩大无线信号的覆盖范围。认知无线

4、电网络中引入中继协作技术构成一种新型的网络结构一认知中继网络，该网络集认知无线电高效的动态频谱利用特性和中继通信的可靠性为一体，可以有效地提高系统性能，具有很大的应用潜力。鉴于认知中继网络将会发展成为未来无线通信领域广泛采用的网络结构之一，实际应用之前则很有必要对其理论进行深入的研究。本文研究了认知中继网络中的资源优化分配问题。首先，研究了基于最大信道增益的中继选择方法，分析了不完全信道状态信息(CSI，ChannelStateInformation)和受主用户干扰情况下的认知中继网络中断概率；进一步提出了在主用户干扰

5、约束和保证认知用户的服务质量(QoS，QualityofService)条件下最大化认知中继网络频谱效率的数学优化模型，利用拉格朗日对偶松弛法获得了该优化问题的解，并分析了算法的收敛性，在保证主用户传输质量不受影响的前提下，提高了认知中继网络的频谱效率。仿真结果表明本文提出的功率分配方案与等功率分配方案相比提高了性能增益，中断概率显著下降；同时表明在非完全信道条件下获得的频谱效率与完全信道条件下的频谱效率近似，但减少了系统信息的反馈量和实现的复杂度，有利于该方案的工程应用。其次，针对基于中继选择和波束成形的认知中继网络

6、，考虑主链路信道质量的不同，提出了一种新的联合期望信道、干扰信道和中继节点剩余能量的中继选择策略，该策略可以避免过度使用信道条件好的中继节点，平衡中继节点间的能量消耗，同时可以减少对主用户的干扰，延长整个网络的生存时间。进一步提出了以最大化系统容量为目标的基于中继选择和波束成形的功率分配方案，首先求解出最大目的端信干噪比下的最优波束成形权值，然后利用拉格朗日乘数法对认知源和中继节点进行最优功率分配。仿真结果表明联合波束成形协作方案优于传统协作方案。关键词：认知中继网络，功率分配，中断概率，中继选择，波束成形Abstra

7、ctWirelesscommullicationtechnologyiscontinuallydevelopingtowardshighspectrumefficiency,high-speedandwide—coverage．Variousnewtechnologics，sucha8thecognitiveradiotechnologyandthecooperationrelaytechnology,tolmproVetheperflonnanceofwirelesscommunicationsystemhaveem

8、ergedconstantlyThecognitiVeradiotechnologyCanachievespectrumsharinganddynamicspectrumallocationthroughtheabilityofthespectnmasensingandintellectuallearning，SOastomlp∞