认知无线电系统中频谱资源空域重用方法研究

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1、万方数据锌筮昙／J大-了UDC密级学位论文认知无线电系统中频谱资源空域重用方法研究作者姓名：石磊指导教师：刘福来教授东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：硕士学位学科类别：工学学科专业名称：通信与信息系统论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答懒△摘：宋昕评阅人：罗小元、刘志刚东北大学2014年6月万方数据AThesisinCommunicationandInformationSystemsStudyonSpatialSpectrumResourcesReuseMethodinCognitiveRadioByShiLeiSupervi

2、sor：ProfessorLiuFulaiNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：乃兢日期：》晔∥心学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本

3、人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年由／学位论文作者签名：厄吞导师签名：印徕签字目期：训《6∥、万签字日期：2碾g、巧万方数据东北大学硕士学位论文摘要认知无线电系统中频谱资源空域重用方法研究摘要随着无线电通信技术的飞速发展和无线业务数量的不断增长，频谱资源日益匮乏。相关研究表明频谱资源静态分配机制是造成频谱资源匮乏的主要原因之一。为了提高频谱资源利用率，从根本上解决频谱资源短缺问题，JosephMitola于1999年提出了认知无线电技术(CognitiveRadio，CR)

4、，其核心思想是允许认知用户在不对授权用户通信造成干扰的前提下，动态接入空闲频谱资源，从而有效地提高频谱资源利用率。在认知无线电系统中进行频谱重用是提高频谱资源利用率的核心手段，因此研究频谱资源重用方法具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究了认知无线电系统中频谱资源空域重用方法，主要工作如下：(1)阐述了认知无线电和频谱资源重用的研究背景及意义，总结了频谱重用的国内外研究现状，介绍了认知无线电的关键技术。(2)针对频谱资源空域重用中网络传输总功率优化问题，提出了一种基于博弈论的频谱资源空域重用算法。利用博弈论建立了频谱资源空域重用问题的博弈模型，然后基于认知用户的信道质量引入价格

5、因子来保证认知用户在各信道上分配功率的公平性。通过理论分析证明了纳什均衡点的存在性，然后利用逐次松弛迭代算法求解纳什均衡点，获得了功率分配的最优解。所提算法不仅能够实现最小化网络传输总功率，而且能够保证认知用户的服务质量。(3)针对频谱资源空域重用中系统容量最大化问题，提出了一种基于对偶理论的频谱资源空域重用算法。首先构建了基于价格函数的系统容量最大化数学模型，为便于求解将原问题转化为对偶问题，然后采用基于Armijo步长的梯度迭代算法求解纳什均衡点，有效地实现了频谱资源空域重用。与相关算法相比，该算法具有较低的计算复杂度。仿真实验结果表明所提算法不仅能够最大化系统容量，而且能够有

6、效地抑制网络中用户之间的干扰。关键词：认知无线电；空域重用；价格函数；对偶问题；预编码矩阵II万方数据东北大学硕士学位论文AbstractStudyonSpatialSpectrumResourcesReuseMethodinCognitiveRadioAbstractTherecentyearshaswitnessedahugedevelopmentinwirelesscommunication，yieldingahugedemandontheradiospectrum．Recentresearchshowsthatthefixedspectrumallocationpolicy

7、isoneofthemaincausesthatleadtospectrumscarcityproblem．Inordertoimprovetheutilizationofspectrumandtosolvetheproblemofspectrumscarcityessentially,JosephMitolaproposedtheconceptofcognitiveradio(CR)，whosecoreideaisthatvacantlicensedbandsCan