多用户认知无线电网络资源分配策略研究
发布时间：2024-02-25 17:39
未来移动通信系统将面临移动用户数量多、无线传输服务需求多样化、服务质量高等要求,使得通信网络频谱资源紧缺问题突显,网络能耗激增。认知无线电网络通过智能化改变网络参数以适应当前无线网络环境,被认为是一种可以同时缓解频谱短缺和降低能耗的通信技术。鉴于网络的频谱效率与能量效率有赖于合理地资源分配,认知无线电网络资源分配问题一直是业界讨论的重点。随着移动通信系统的发展,未来无线通信网络结构趋于复杂化和异构化,包含多接入方式并存。然而,传统的认知无线电网络资源分配策略少有适用于多认知用户非正交复用同一授权频谱资源的场景或异构网络场景,且大都只着重考虑频效而忽略能效。因此,为应对移动通信系统的发展,针对多用户认知无线电网络研究合理的资源分配方案以提高频谱效率和能量效率具有重要意义。本论文研究多用户认知无线电网络资源分配问题,以提高网络整体频谱效率与能量效率为优化目标,讨论在不同网络结构和不同频谱共享方式下的认知无线电网络频谱分配策略以及功率分配策略。研究了下垫式多用户认知无线电网络资源分配问题,以减少同信道认知用户间干扰,保证同信道中各认知用户的传输公平性为优化目标,提出了同信道干扰减少的子信道分...
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 认知无线电网络
1.1.2 5 G下的认知无线电网络
1.2 认知无线电网络资源分配研究现状
1.2.1 基于多用户的认知无线电网络资源分配研究现状
1.2.2 基于功率域的非正交多址下的认知无线网络资源分配现状
1.3 主要研究内容与创新点
1.3.1 研究思路
1.3.2 主要研究内容与创新点
1.4 论文章节安排
第二章 认知无线网络资源分配问题及优化方案
2.1 认知无线电网络中的资源分配问题
2.1.1 影响资源分配效率的关键问题
2.1.2 认知无线电网络资源分配技术分类
2.2 认知无线电网络中的资源分配问题与约束条件
2.2.1 认知无线电网络中的资源分配问题与约束条件
2.2.2 认知用户的可获得速率
2.2.3 网络效用的量化
2.3 认知无线网络资源分配问题的优化方法
2.3.1 基于信道分配与功率控制联合优化的资源分配机制
2.3.2 基于公平性的资源分配机制
2.4 优化问题的解决方案
2.4.1 基于凸优化理论的最大吞吐量优化
2.4.2 基于Perron-Frobenius理论的公平性资源优化
2.5 本章小结
第三章 基于同信道干扰减少与效用公平的同构认知无线电网络资源分配策略
3.1 系统模型和优化问题描述
3.1.1 信号模型
3.1.2 可靠传输边界
3.1.3 同信道干扰约束
3.1.4 优化问题描述
3.2 基于同信道干扰减少的子信道分配策略
3.3 基于传输效用公平的功率分配策略
3.3.1 基于效用公平的单信道功率分配问题描述
3.3.2 基于Perron-Frobenius理论的功率分配算法
3.4 仿真结果与分析
3.4.1 不同子信道分配机制下的可正确接收概率性能
3.4.2 同子信道分配中可正确接收概率性能
3.4.3 基于Perron-Frobenius理论最大化最小传输效用算法收敛性
3.4.4 不同功率分配机制下的认知用户传输公平性
3.5 本章小结
第四章 非正交多址接入下的交织式认知异构网络资源分配策略
4.1 系统模型与优化问题描述
4.1.1 两层交织式认知异构网络系统模型
4.1.2 优化问题描述
4.2 最优带宽与信道分配联合优化的频谱分配策略
4.2.1 最优带宽分配策略
4.2.2 基于认知用户分簇算法的子信道分配策略
4.3 基于认知小蜂窝吞吐量最优的功率分配策略
4.3.1 非正交簇内功率分配
4.3.2 非正交簇间功率分配
4.4 仿真结果与分析
4.4.1 最优带宽分配
4.4.2 认知用户非正交簇分配机制
4.4.3 功率分配算法
4.5 本章小结
第五章 非正交多址接入下的下垫式认知异构网络传输功率分配策略
5.1 系统模型和优化问题描述
5.1.1 两层下垫式上行认知异构网络系统模型
5.1.2 优化问题描述
5.2 基于总吞吐量最优的功率分配策略
5.3 仿真结果与分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究工作总结
6.2 研究工作展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读博士学位期间取得的成果
附录 B 攻读博士学位期间获得的奖励
本文编号：3910659
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 认知无线电网络
1.1.2 5 G下的认知无线电网络
1.2 认知无线电网络资源分配研究现状
1.2.1 基于多用户的认知无线电网络资源分配研究现状
1.2.2 基于功率域的非正交多址下的认知无线网络资源分配现状
1.3 主要研究内容与创新点
1.3.1 研究思路
1.3.2 主要研究内容与创新点
1.4 论文章节安排
第二章 认知无线网络资源分配问题及优化方案
2.1 认知无线电网络中的资源分配问题
2.1.1 影响资源分配效率的关键问题
2.1.2 认知无线电网络资源分配技术分类
2.2 认知无线电网络中的资源分配问题与约束条件
2.2.1 认知无线电网络中的资源分配问题与约束条件
2.2.2 认知用户的可获得速率
2.2.3 网络效用的量化
2.3 认知无线网络资源分配问题的优化方法
2.3.1 基于信道分配与功率控制联合优化的资源分配机制
2.3.2 基于公平性的资源分配机制
2.4 优化问题的解决方案
2.4.1 基于凸优化理论的最大吞吐量优化
2.4.2 基于Perron-Frobenius理论的公平性资源优化
2.5 本章小结
第三章 基于同信道干扰减少与效用公平的同构认知无线电网络资源分配策略
3.1 系统模型和优化问题描述
3.1.1 信号模型
3.1.2 可靠传输边界
3.1.3 同信道干扰约束
3.1.4 优化问题描述
3.2 基于同信道干扰减少的子信道分配策略
3.3 基于传输效用公平的功率分配策略
3.3.1 基于效用公平的单信道功率分配问题描述
3.3.2 基于Perron-Frobenius理论的功率分配算法
3.4 仿真结果与分析
3.4.1 不同子信道分配机制下的可正确接收概率性能
3.4.2 同子信道分配中可正确接收概率性能
3.4.3 基于Perron-Frobenius理论最大化最小传输效用算法收敛性
3.4.4 不同功率分配机制下的认知用户传输公平性
3.5 本章小结
第四章 非正交多址接入下的交织式认知异构网络资源分配策略
4.1 系统模型与优化问题描述
4.1.1 两层交织式认知异构网络系统模型
4.1.2 优化问题描述
4.2 最优带宽与信道分配联合优化的频谱分配策略
4.2.1 最优带宽分配策略
4.2.2 基于认知用户分簇算法的子信道分配策略
4.3 基于认知小蜂窝吞吐量最优的功率分配策略
4.3.1 非正交簇内功率分配
4.3.2 非正交簇间功率分配
4.4 仿真结果与分析
4.4.1 最优带宽分配
4.4.2 认知用户非正交簇分配机制
4.4.3 功率分配算法
4.5 本章小结
第五章 非正交多址接入下的下垫式认知异构网络传输功率分配策略
5.1 系统模型和优化问题描述
5.1.1 两层下垫式上行认知异构网络系统模型
5.1.2 优化问题描述
5.2 基于总吞吐量最优的功率分配策略
5.3 仿真结果与分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究工作总结
6.2 研究工作展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读博士学位期间取得的成果
附录 B 攻读博士学位期间获得的奖励
本文编号：3910659
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