認(rèn)知無(wú)線電和緩存網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著移動(dòng)終端的快速發(fā)展和各種以內(nèi)容為中心的軟件應(yīng)用的出現(xiàn)，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。巨大的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量使當(dāng)前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)面臨從頻譜資源到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)快速增長(zhǎng)的無(wú)線數(shù)據(jù)，本文考慮兩種有前景的技術(shù)。一種是通過(guò)頻譜共享來(lái)增加頻譜利用率的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。另一種是讓內(nèi)容靠近用戶的內(nèi)容緩存技術(shù)。
　　對(duì)于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)，盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)在近年來(lái)進(jìn)行了眾多相關(guān)研究，但是這些研究還不足以將該技術(shù)商用化。對(duì)于內(nèi)容緩存技術(shù)，

2、全球?qū)υ摷夹g(shù)的研究尚處于初期階段，還不成熟。為了將這兩種技術(shù)用于實(shí)際，我們還需要增加對(duì)這兩種技術(shù)的理解。鑒于此，本論文主要研究認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)和內(nèi)容緩存技術(shù)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1)在疊加共享（Overlay)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，認(rèn)知用戶利用頻譜感知技術(shù)判斷某一個(gè)頻段是否被主用戶占用，然后決定是否傳輸認(rèn)知數(shù)據(jù)。我們考慮了非完美頻譜感知，并且研究頻譜感知時(shí)間和認(rèn)知發(fā)射功率對(duì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)能量效率的影響。我們提出了兩種聯(lián)合優(yōu)化

3、頻譜感知時(shí)間和發(fā)射功率的算法來(lái)最大化認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)能效，并且分析了各自的計(jì)算復(fù)雜度。最后，我們通過(guò)仿真驗(yàn)證了算法的有效性。
　　2)在襯墊共享（Underlay)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，只要認(rèn)知用戶能夠準(zhǔn)確地控制對(duì)主用戶的干擾，認(rèn)知用戶可以和主用戶同時(shí)使用授權(quán)頻段，從而提高頻譜利用率。為了準(zhǔn)確地控制干擾，認(rèn)知用戶發(fā)送端需要獲取到主用戶接收端之間的信道增益，也稱為交叉信道增益。我們提出了一種主動(dòng)式交叉信道增益估計(jì)算法，得到了交叉信道估計(jì)的閉合表達(dá)式。

4、同時(shí)，我們考慮了加性高斯白噪聲對(duì)估計(jì)性能的影響，并且推導(dǎo)了估計(jì)器的上界和下界。另外，我們?cè)O(shè)計(jì)了認(rèn)知用戶發(fā)射端的位置，從而優(yōu)化了認(rèn)知用戶發(fā)射端對(duì)主用戶系統(tǒng)的影響。最后，我們通過(guò)仿真驗(yàn)證了算法的有效性。
　　3)在設(shè)備直通（Device-to-Device， D2 D)協(xié)作的無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)中，如果用戶的請(qǐng)求內(nèi)容已經(jīng)被提前存放到本地，那么用戶可以直接使用該內(nèi)容；如果該內(nèi)容沒(méi)有被存放到本地，而是存放到附近設(shè)備，那么用戶可以通過(guò)D2D傳輸獲得

5、該文件；如果該內(nèi)容既沒(méi)有被存放到本地，也沒(méi)有被存放到附近設(shè)備，那么該用戶直接向基站或者服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，我們通過(guò)仿真優(yōu)化了分布式內(nèi)容存放方法，提出了啟發(fā)式D2D鏈路調(diào)度算法，和最優(yōu)D2D功率分配算法，并且分析了各種算法的計(jì)算復(fù)雜度。仿真結(jié)果說(shuō)明，我們提出的算法能夠更加充分地利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)能力，降低基站或者服務(wù)器端的數(shù)據(jù)流量，提高D2D傳輸速率。
　　4)在實(shí)際的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫欠謱拥臉?shù)狀結(jié)構(gòu)，而且各層的網(wǎng)