【摘要】：當(dāng)今無線通信技術(shù)主要面臨頻譜資源匱乏與信道衰落作用兩大問題。隨著無線通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛運(yùn)用,無線通信技術(shù)在日常生活中隨處可見,同時隨之而來的有限頻譜資源的匱乏問題也越發(fā)凸顯。為了解決日趨緊張的頻譜資源匱乏問題,人們提出了認(rèn)知無線電(CR)的概念,即是在保證授權(quán)用戶的通信質(zhì)量的前提下,無線通信終端可以按某種伺機(jī)占用(Opportunistic Way)的方式工作在授權(quán)頻譜段內(nèi)來提高頻譜利用率。另一方面,在應(yīng)對信道衰落作用中,中繼協(xié)作是近幾年發(fā)展起來的一種空間分集技術(shù),它能有效對抗無線信道衰落作用并提高無線通信系統(tǒng)終端性能指標(biāo)。因此,基于認(rèn)知無線電與中繼協(xié)作兩大技術(shù)所提出的認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)相關(guān)研究受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。其中認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)的中斷概率、平均吞吐量、誤碼率都是上述領(lǐng)域所研究的熱點(diǎn)問題。本文以雙跳認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)作為研究背景,分別針對瑞利衰落信道(Rayleigh fading)模型下的認(rèn)知無線電中繼系統(tǒng)的中斷性能以及功率分配問題進(jìn)行了分析、研究,其中研究對象由設(shè)有若干主用戶節(jié)點(diǎn)的主網(wǎng)絡(luò)和設(shè)有若干次級用戶終端(SU)的次級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。為了保障主用戶的服務(wù)質(zhì)量,次級網(wǎng)絡(luò)各終端之間的通信受主用戶節(jié)點(diǎn)(PU)上頻譜共享?xiàng)l件的嚴(yán)格限制,即其傳輸功率對各主用戶節(jié)點(diǎn)的干擾受限于主用戶的干擾功率限值。本文主要研究的認(rèn)知無線電中繼協(xié)作通信場景包括:單源節(jié)點(diǎn)、多中繼、單主用戶節(jié)點(diǎn)、多主用戶節(jié)點(diǎn)、終端最大傳輸功率限制;研究的協(xié)作方式主要有:譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)、放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF);研究的接收合并方式有最大比合并(MRC)、選擇放大轉(zhuǎn)發(fā)(S-AF)、聯(lián)合中繼轉(zhuǎn)發(fā)(AP)�；诮y(tǒng)計(jì)學(xué)和信息論,本文著重推導(dǎo)了不同系統(tǒng)通信場景、不同轉(zhuǎn)發(fā)方式下的中斷概率(OP)、平均吞吐量(EC)、誤碼率(SER)等一系列性能指標(biāo)的閉合解析式來分析不同參數(shù)對系統(tǒng)中斷性能的影響,并給出了各個通信場景下的最優(yōu)功率分配(OPA)方案。本文主要研究工作包括:1.分別針對基于MRC、AP的單主用戶多中繼認(rèn)知協(xié)作DF中繼系統(tǒng)推導(dǎo)得到其中斷概率、平均吞吐量、誤碼率的閉合公式;2.分別針對基于MRC、AP的多主用戶多中繼認(rèn)知協(xié)作DF中繼系統(tǒng)推到得到其中斷概率;3.分別針對在最大傳輸功率限制下的基于MRC、AP-DF的單主用戶多中繼認(rèn)知協(xié)作DF中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的推導(dǎo)得到中斷概率閉合公式;4.分別針對在最大傳輸功率限制下的基于MRC、AP的多主用戶多中繼認(rèn)知協(xié)作DF中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)推到得到其中斷概率閉合公式;5.分別針對基于S-AF、AP-AF認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)推到得到中斷概率閉合公式;6.分別針對在最大傳輸功率限制下的基于S-AF、AP-AF單主用戶認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)的中斷概率閉合公式進(jìn)行推導(dǎo);7.分別針對基于S-AF、AP-AF認(rèn)知無線電中繼協(xié)作多主用戶系統(tǒng)的中斷概率閉合公式進(jìn)行推導(dǎo);8.針對MRC-DF、AP-DF、S-AF、APAF認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)OPA策略研究,通過拉格朗日乘子法推導(dǎo)得到各次級終端上的最優(yōu)傳輸功率并比較OPA策略與平均功率分配下的中斷概率、平均吞吐量;最后本文不僅給出上述基于不同通信場景下中斷性能仿真曲線來驗(yàn)證相應(yīng)理論公式推導(dǎo)的正確性,還對不同參數(shù)下的中斷性能數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了比較,來深度分析各參數(shù)對系統(tǒng)中斷性能的影響。由上述比較發(fā)現(xiàn)有如下參數(shù)規(guī)律:1.認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)的分集增益等于系統(tǒng)鏈路數(shù)量,系統(tǒng)中繼終端的增多不僅有利于提高分集增益還能改善中斷概率,而針對主用戶數(shù)量的增加卻會增大中斷發(fā)生的可能性;2.各次級終端上最大傳輸功率的增大有利于改善中斷性能。綜上所述,本文較深入地研究了認(rèn)知無線電中繼協(xié)作系統(tǒng)在不同場景下的中斷性能和功率分配策略。文中經(jīng)過推導(dǎo)得到的多項(xiàng)中斷性能指標(biāo)的閉合解析式和功率分配方案充分考慮到了以往的研究中得不足,并在此基礎(chǔ)上有所發(fā)展,這些研究成果可以為將來進(jìn)一步研究工作和實(shí)際應(yīng)用提供豐富的理論依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN925

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本文編號：2471807