【摘要】：近年來,基于無線通信的智能設備、應用以及服務呈現(xiàn)出了爆發(fā)式的增長。然而,無線通信可用的頻譜資源有限。在目前的頻譜分配機制下,頻譜的利用率較低。因此,可提高頻譜利用率的認知無線電技術引起了專家和學者們的廣泛關注。基于認知無線電技術的通信系統(tǒng)可以充分利用有限的頻譜資源,并提供質量更好的服務。另外,無線傳輸?shù)奶匦詻Q定了傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)的傳輸速率和服務質量無法滿足很高的要求。因此,能夠同時提高無線通信的質量以及頻譜利用效率的協(xié)作認知網(wǎng)絡非常值得研究。再者,作為一個無線通信系統(tǒng)普遍存在的問題,持續(xù)的能量供給也是協(xié)作認知網(wǎng)絡中的一個重要的問題。因此,本論文將攜能通信技術應用于協(xié)作認知網(wǎng)絡。本論文主要從信息論的角度,針對可充電協(xié)作認知網(wǎng)絡的通信質量以及物理層安全這兩個問題進行了研究,并且就不同參數(shù)對系統(tǒng)通信質量以及安全性能的影響進行了詳細的分析。另外,本論文還針對可充電協(xié)作認知網(wǎng)絡中不同的協(xié)作策略,即單個中繼和多個中繼協(xié)作,分別進行了研究。并且,對這兩種協(xié)作策略可實現(xiàn)的性能進行了對比分析�？紤]到Nakagami-m衰落信道比Rayleigh衰落信道更接近實際無線信道,所以本論文采用Nakagami-m衰落信道。具體來講,本論文的主要研究內(nèi)容及成果如下:第一,分析了可充電協(xié)作認知網(wǎng)絡中的主用戶在單中繼協(xié)作和多中繼協(xié)作機制下,分別可實現(xiàn)的速率的表達式。然后,根據(jù)中斷概率的定義,得到了主用戶分別采用單中繼和多中繼協(xié)作時,中斷概率的具體表達式。第二,研究了不同系數(shù)對系統(tǒng)中斷性能的影響并對直接傳輸,單中繼協(xié)作以及多中繼協(xié)作在不同系數(shù)下的中斷性能進行了對比。其中,就次要用戶可實現(xiàn)的速率以及主用戶可實現(xiàn)的速率的折衷這一指標來講,單中繼協(xié)作策略優(yōu)于直接傳輸和多中繼協(xié)作。也就是說,在采用單中繼協(xié)作策略的系統(tǒng)中,次要用戶可以獲取到更多的利益。第三,針對可充電協(xié)作認知網(wǎng)絡中的安全中斷問題進行了研究,分析了可充電協(xié)作認知網(wǎng)絡在單中繼和多中繼協(xié)作策略下主用戶分別可實現(xiàn)的安全容量,并根據(jù)安全中斷概率定義,通過推導得到了具體的表達式。第四,研究了不同系數(shù)對系統(tǒng)安全性能的影響,并對單中繼協(xié)作以及多中繼協(xié)作策略下的安全中斷性能進行了對比,發(fā)現(xiàn)單中繼協(xié)作策略下主用戶的安全中斷性能優(yōu)于多中繼協(xié)作策略。
[Abstract]:In recent years, intelligent devices, applications and services based on wireless communication have shown explosive growth. However, the spectrum resources available for wireless communication are limited. Under the current spectrum allocation mechanism, the spectrum efficiency is low. Therefore, cognitive radio technology, which can improve spectrum efficiency, has attracted extensive attention of experts and scholars. The communication system based on cognitive radio technology can make full use of the limited spectrum resources and provide better quality services. In addition, the characteristics of wireless transmission determine that the transmission rate and quality of service of traditional wireless communication systems can not meet the high requirements. Therefore, the cooperative cognitive network, which can improve the quality of wireless communication and spectrum utilization efficiency at the same time, is worth studying. Moreover, as a common problem in wireless communication systems, continuous energy supply is also an important problem in cooperative cognitive networks. Therefore, this paper applies portable communication technology to cooperative cognitive network. In this paper, from the point of view of information theory, the communication quality and physical layer security of rechargeable cooperative cognitive network are studied. The influence of different parameters on the communication quality and security performance of the system is analyzed in detail. In addition, this paper also studies different cooperation strategies in rechargeable cooperative cognitive networks, that is, single relay and multiple relay collaboration. Moreover, the performance of the two cooperation strategies is compared and analyzed. Considering that Nakagami-m fading channel is closer to actual wireless channel than Rayleigh fading channel, Nakagami-m fading channel is used in this paper. Specifically, the main research contents and achievements of this paper are as follows: first, the expressions of the rates that can be realized by the main users in the rechargeable cooperative cognitive network under the single relay cooperation mechanism and the multi-relay cooperation mechanism are analyzed. Then, according to the definition of interrupt probability, the concrete expression of interrupt probability is obtained when the main user uses single relay and multi-relay cooperation respectively. Secondly, the effects of different coefficients on the interrupt performance of the system are studied and the interrupt performance of direct transmission, single relay cooperation and multi-relay cooperation under different coefficients is compared. Among them, the single relay cooperation strategy is superior to direct transmission and multi-relay cooperation in terms of the tradeoff between the rate that can be realized by secondary users and the rate that can be realized by primary users. In other words, in the system with single relay cooperation strategy, secondary users can get more benefits. Thirdly, the problem of security interruption in rechargeable cooperative cognitive networks is studied, and the security capacity of primary users in rechargeable cooperative cognitive networks under single relay and multi-relay cooperation strategies is analyzed. According to the definition of safe interrupt probability, the concrete expression is obtained by derivation. Fourth, the influence of different coefficients on the security performance of the system is studied, and the security interrupt performance of single relay cooperation and multi-relay cooperation strategy is compared. It is found that the security interrupt performance of the primary user under the single relay cooperation strategy is better than that of the multi-relay cooperation strategy.
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN925

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本文編號：2494706