認知無線電中基于能效的協(xié)作頻譜感知及其網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化.pdf

1、當今社會是信息社會，信息化在各個領(lǐng)域影響著人們的生活。無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展為信息化提供了更大的可能，同時也出現(xiàn)了一定的問題，頻譜資源作為不可再生的資源變得日益短缺起來。認知無線電技術(shù)作為可以有效提高頻譜利用率的技術(shù)被提出，通過對空閑授權(quán)信道的利用可以緩解頻譜資源短缺問題。
　　論文研究了認知無線電中基于能效的協(xié)作頻譜感知以及網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化問題，通過對網(wǎng)絡(luò)中的各種參數(shù)進行合理調(diào)整，可以提高認知無線電網(wǎng)絡(luò)的能效，提升網(wǎng)絡(luò)性能，并研究了

2、認知無線電在M2M網(wǎng)絡(luò)中基于能效的應(yīng)用。論文研究內(nèi)容如下：
　　1、研究了單信道多次用戶認知無線電網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作頻譜感知基于能效的聯(lián)合優(yōu)化問題。首先建立了包含權(quán)重因子的網(wǎng)絡(luò)能效為優(yōu)化目標，以感知時長和感知用戶數(shù)為優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化問題。分別討論了當感知用戶數(shù)目一定時，感知時長與認知無線電網(wǎng)絡(luò)能效之間的關(guān)系；當感知時長一定時，感知用戶數(shù)目與認知無線電網(wǎng)絡(luò)能效之間的關(guān)系。通過對優(yōu)化問題中感知時長和用戶數(shù)目進行分析，提出可行的優(yōu)化算法。然后進一

3、步討論權(quán)重因子為0以及1兩種特殊情形能效與感知用戶數(shù)目之間關(guān)系。最后通過數(shù)值結(jié)果在融合中心分別采用“OR”融合準則、“AND”準則和“K out of N”準則下驗證了分析的正確性，即通過對感知時長和感知用戶的數(shù)目進行聯(lián)合優(yōu)化可以使認知無線電網(wǎng)絡(luò)的能效達到最大值。另外，仿真結(jié)果表明采用“K out of N”準則雖然付出更多的感知用戶開銷才能達到最優(yōu)值，但能效的最優(yōu)值要比采用其它兩種融合準則的要高。
　　2、研究了多信道多次用戶認

4、知無線電網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作頻譜感知基于能效的聯(lián)合優(yōu)化問題。首先建立了以感知時長和感知門限為優(yōu)化參數(shù)、以最大化認知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能效為目的優(yōu)化問題。分別證明了當感知門限給定時能效關(guān)于感知時長存在最優(yōu)值、當感知時長給定時能效關(guān)于感知門限存在最優(yōu)值，并提出系統(tǒng)能效最大化的聯(lián)合優(yōu)化算法。然后，進一步考慮實際系統(tǒng)中主信道的可用概率并不一定是固定不變的情形，提出了基于主信道的可用概率的能效最大化的改進算法。最后仿真結(jié)果驗證了通過對用戶資源進行合理分配，針對

5、不同的信道狀況分配不同的感知參數(shù)可以有效提升整個系統(tǒng)的能效。
　　3、研究了多信道多次用戶認知無線電網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作頻譜感知用戶利用分簇方法基于能效的聯(lián)合優(yōu)化問題。首先研究以主用戶分簇、感知時長和感知門限為優(yōu)化參數(shù)、以最大化認知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能效利用率為目的優(yōu)化問題，固定感知時長和感知門限，分析了能效與主用戶分簇的關(guān)系，并提出了優(yōu)化主用戶分簇的算法。然后研究以次用戶分簇為優(yōu)化參數(shù)、以最大化認知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能效為目的優(yōu)化問題，將優(yōu)化問題

6、轉(zhuǎn)化為虛警概率增益能效優(yōu)化問題，在分析基礎(chǔ)上提出了次用戶分簇的優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明通過對主用戶進行合理分簇，可以在資源有限的情況下提升感知性能較好的信道，從而提升整個系統(tǒng)的能效；通過對次用戶進行合理分簇可以使每個次用戶發(fā)揮其最優(yōu)性能，進一步提升系統(tǒng)的能效。
　　4、研究了M2M網(wǎng)絡(luò)中認知無線電技術(shù)的應(yīng)用及其基于能效的優(yōu)化方案。在單蜂窩小區(qū)模型中，往往存在著大量的設(shè)備需要在有限的信道資源內(nèi)進行頻繁的通信，本文根據(jù)M2M網(wǎng)絡(luò)的特性，