认知无线网络功率控制与能效策略研究

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1、认知无线网络功率控制与能效策略研究2015级邓冬梅硕士信息与通信工程韩宾副研究员ClassifiedIndex:TNO14U.D.C:621.39SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchonPowerControlandEnergyEfficiencyStrategyinCognitiveRadioNetworkGrade:2015Candidate:DengDongmeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpe

2、ciality:InformationandCommunicationEngineeringSupervisor:HanBinassociateprofessorMay.23,2018西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着无线通信技术的快速更新，通信业务的蓬勃发展以及新兴移动终端设备的广泛使用，无线通信技术已进入了飞速发展的新时代。在无线电用频需求疯狂增长导致有限的频谱资源越发紧张的背景之下，认知无线电技术应运而生。本文以分层式频谱共享的认知无线网络模型中的网络能量效率提升技术为研究核心，分别就重叠式（Underlay）频谱共

3、享模式和机会式（Overlay）频谱共享模式下的能量效率问题展开研究及优化。针对Underlay频谱共享模式下的认知无线网络能量效率优化问题，首先，对认知无线网络模型进行建模和分析，在不影响主用户正常通信保证认知用户基本通信前提下，构建了网络能量效率函数及相关约束条件。其次，以最小化认知无线网络中认知用户最小发射功率为目标，结合粒子群算法（PSO，ParticleSwarmOptimization），提出了一种双重改进的粒子群功率控制优化算法（DIPSO）。仿真实验表明，本文的DIPSO算法可以使得网络中认知用户的总发射功率更小，并

4、具有较高的传输速率，从而达到提升网络能量效率，通信节能的目标。针对Overlay频谱共享模式下的认知无线网络能量效率优化问题，利用隐马尔可夫(HMM，HiddenMarkovModel)模型建立“信道预测-择优感知-准确接入”通信机制，将信道盲目随机感知转换为有针对性的感知，有效提升信道接入准确率及认知用户吞吐量，达到降低认知用户（SU，seconduser）信道感知阶段的冗余能量消耗的目的，从而有效提升网络能量效率。在理想信道感知情景和非理想信道感知情景下分别进行了实验仿真，结果表明，同比于传统随机接入模式和BP神经网络预测（BP

5、NN）模型的认知无线网络（CRN），本文采用的HMM信道模型具有更高的预测准确率，达到91.7%，网络能量效率得到有效提升，且在非理想信道感知情景下优势更明显。关键词：认知无线电频谱感知功率控制能量效率粒子群算法西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWithquickupgradingofwirelesscommunicationtechnology,full-speeddevelopmentofcommunicationservicesandwideuseofemergingmobileterminaldevice

6、s,wirelesscommunicationtechnologyhasenteredanewearofrepaiddevelopment.Facingwithshortageofspectrumresourcescausedbyincredibledemandgrowthinradiofrequency,cognitiveradiotechnologycomesintouseasthetimesrequire.Thisdissertationfocusingonimprovingthenetworkenergyefficiency

7、inthecognitiveradionetworksmodelsharinghierarchicalspectrumtoresearchonandoptimizeenergyefficiencywithinoverlayspectrumsharingmodeandunderlayspectrumsharingmoderespectively.Forsolvingtheproblemofcognitiveradionetworksenergyoptimizationinunderlayspectrumsharingmode,firs

8、t,bymodelingandanalyzingcognitivewirelessnetworkmodel,thenetworkenergyefficiencyfunctionandrelatedconstraintsareconst