认知无线电网络中的中继协作和功率分配算法研究

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1、密级：保密期限：珐李却童天譬硕士研究生学位论文题目：丛知玉线电圆终生趁主继’迹佳塑功室佥醒篡法硒究学号：一976227姓名：直蕉专业：篮呈墨筐息处理导师：昌迭垩学院：值皇生通信王程2010年1月12日Y雾litk◆独创性本人声明所呈交的论文是本人成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学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了谢意。申请学位论文与资料若

2、有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：未五同期：丝!!：墨：!垒本人签名：——舀多j函——一同期：—垒型三二三尘关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校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，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密

3、后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：圣!!!!丕!!垒日期：2亚fD：≥．“节◆kI■摘要认知无线电网络中的中继协作和功率分配算法研究摘要为了提高频谱的利用率，认知无线电技术备受关注。认知无线电在频谱上的传输有三种模式：底层模式、顶层模式及交织接入模式。本文采用交织频谱接入方式，即认知用户只在主用户暂时不用的频段上进行通信，主用户正在工作的频段对认知用户是禁止的。由于不同位置处的主用户的业务需求不同及各主用户对频谱使用的随机性，不同位置的认知用户可获得频谱

4、资源是不同的、不连续的且是随机可变的。为了满足一定的业务需求，某些认知用户的频谱资源可能是冗余的，而那些获得少量可用频谱资源的认知用户将是频谱短缺的。这种频谱资源的不平衡性在认知无线电网络中是非常严重的，但是针对这种资源不平衡性的研究还很少。本文借助中继协作技术，对认知无线电网络中的不平衡频谱使用(AUSU)和功率分配算法进行了深入的研究，o论文主要内容如下：第一章介绍了本课题的研究背景、意义和论文的基本结构。第二章对认知无线电技术的定义、关键技术及标准化进展进行了简要的介绍。第三章根据各认知用户频谱池之间的不同关系

5、，提出了一种白适应的不平衡频谱使用算法。为了进一步提高频谱利用率，该算法还考虑了子带配对技术。然后，在完美信道状态信息条件下，为各认知节点给出了最优化的功率分配算法。最后，MATLAB仿真显示基于本算法的系统容量得到了很大的提高。第四章在各认知用户获得的频谱是不确定的、不连续的且认知用户的发射端对信道状态信息是不完全已知的网络架构下，在保证系统目标传输速率和误比特率的前提下，提出了一种基于不平衡频谱使用策略的功率分配算法，以达到系统总消耗功率最小。在一定的近似和简化后，利用系统历史信道状态信息，系统最小功率消耗问题转

6、化为一个凸优化问题进行求解。最后，本章对该算法的有效性进行了仿真北京邮I也人学顾．I：学位论文摘要及结果分析。第五章总结全文并指出进一步研究方向。关键词：认知无线电不平衡频谱使用中继协作功率分配凸优化彳◆k

7、'U北京邮电人学硕J：学位论文Abstract。RESEARCH0NCOOPERATIONRELAYANDPOWERALLOCATIONINCOGNITIVERADl0NETWORKSABSTRACTToimprovespectrumutilization，cognitiveradios(CRs)haverece

8、ntlyattractedconsiderableinterestinthewirelesscommunication．Therearethreewellknownapproachesforthecognitivetransmission，namelytheoverlay,theunderlayandtheinterweaveapproach．Inourstudy,theinterweaveapproachisapplied，thatis，secondaryusers(SUs)transmitinthespectru

9、mgapsthatarenotinusebyprimaryusers(PUs)，whilethespectrumportionswheretheprimarysystemisactiveareprohibitedforcognitivetransmission．TheavailablespectrumforSUswithdifferentloc