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认知协作场景下的中继选择策略研究

作　者: 叶进
导　师: 张英海
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 认知无线电 中继通信 中继选择 信道质量 频谱空洞
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


纵观移动通信系统的发展历史可以发现,不断满足人们对于无线数据业务的需求是无线通信系统领域的一个永恒主题。随着先进移动通信技术的不断涌现,频谱资源紧张问题变得日益严重。然而,研究发现目前的固定频谱分配政策存在着频谱利用程度极度不平衡的现象：一些频谱在大部分时间里被闲置不用,另一些频谱资源却过于拥挤。在这样的背景下,认知无线电技术应运而生。它能够感知周围复杂的无线环境,发现处于空闲的频谱资源,并且通过动态地改变自身参数,以实现对频谱资源的再次利用。目前,认知无线电技术被认为是最有发展前景的无线通信技术。在认知无线电网络中,主从系统共存于同一地理区域,从系统一方而需要注意避免对主系统产生有害干扰,另一方面也需要保证从用户的通信质量。将中继通信技术引入认知无线电从系统之中,通过中继的协作：首先可以利用信道的独立性来提高频谱检测的准确率,避免对主系统的干扰；其次可以利用中继节点的频谱资源进行数据的传输,提高频谱利用率,保证从用户的通信质量。因此,认知无线电网络中的中继选择问题成为一个研究热点。本文研究的是如何选取合适的中继进行数据转发。通过研究发现,已有的随机中继选择方案算法仅仅考虑对主用户的干扰,算法复杂度低、易于实现,但是所选中继的信道条件很有可能无法满足源端数据传输速率需求,造成从用户通信中断。最佳信道条件中继选择方案虽然同时考虑了对主用户的干扰以及无线信道的质量差异,但是忽略了在认知无线电从系统中,中继节点可用频谱资源动态变化的特性。所以,由于地理位置以及主用户活动的影响,中继节点的可用频谱空洞可能不足以完成源节点数据的转发,进而造成从用户通信中断。因此,本文通过分析主用户活动对从系统中继节点可用频谱资源的影响以及不同传输链路之间的无线信道质量,提出了联合考虑信道质量与中继节点可用资源的中继选择算法。理论分析与计算机仿真均表明该策略能大幅提高系统的吞吐量,减少用户通信中断,保证用户通信质量,极大地改善了系统性能。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-13
  1.2 本文研究内容  13-14
  1.3 文章结构  14-16
第二章 认知无线电原理与关键技术  16-25
  2.1 认知无线电概述  16-22
    2.1.1 从软件无线电到认知无线电  16-17
    2.1.2 认知无线电的发展  17-21
    2.1.3 国内外的认知无线电研究项目  21-22
  2.2 认知无线电关键技术  22-25
    2.2.1 频谱检测技术  22-23
    2.2.2 频谱共享技术  23-24
    2.2.3 频谱分配技术  24-25
第三章 中继通信原理与关键技术  25-41
  3.1 中继通信的概念及系统模型  25
  3.2 中继通信的分集与合并技术  25-30
    3.2.1 空间分集基本原理  26-28
    3.2.2 信号合并技术基本原理  28-30
  3.3 中继通信的转发方式  30-34
    3.3.1 放大转发  31-32
    3.3.2 解码转发  32-33
    3.3.3 编码协作  33-34
  3.4 中继通信的双工方式与传输协议  34-35
  3.5 中继通信的特点  35-36
  3.6 中继通信在认知无线电场景中的应用  36-41
    2.6.1 协作检测技术  37-38
    3.6.2 协作频谱共享技术  38-41
第四章 认知无线电网络场景中的中继选择  41-53
  4.1 现有中继选择算法分析  41-44
    4.1.1 随机中继选择算法分析  41-42
    4.1.2 最佳信道条件中继选择算法分析  42-43
    4.1.3 现有中继选择算法存在的问题  43-44
  4.2 系统模型  44-46
  4.3 联合信道质量与频谱资源的中继选择算法  46-50
    4.3.1 中继可用的频谱资源分析  46-47
    4.3.2 无线信道质量分析  47-49
    4.3.3 中继选择策略  49-50
  4.4 仿真与结果分析  50-52
  4.5 小结  52-53
第五章 全文总结  53-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
攻读学位期间发表的学术论文  59

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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