基于ofdma的认知无线电网络联合资源分配算法研究

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1、分类号：TN929.5单位代码：10183研究生学号：密级：公开吉林大学硕士学位论文基于OFDMA的认知无线电网络联合资源分配算法研究ResearchonHybridResourceAllocationAlgorithmforOFDMA-basedCognitiveRadioNetworks作者姓名：梁聪专业：信号与信息处理研究方向：认知无线电网络的资源分配指导教师：赵晓晖培养单位：通信工程学院2016年6月———————————————————————————————基于OFDMA的认知无线电网络联合

2、资源分配算法研究———————————————————————————————ResearchonHybridResourceAllocationAlgorithmforOFDMA-basedCognitiveRadioNetworks———————————————————————————————作者姓名：梁聪专业名称：信号与信息处理指导教师：赵晓晖教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月4日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部

3、或部分内容进行任何形式的复制、、修改、发行、出租改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研。究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明瑜方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；曰期

4、：如年６月曰基于OFDMA的认知无线电网络联合资源分配算法研究摘要无线电资源日益紧张，但据调查显示，传统资源分配算法的频谱利用率很低。为解决无线电资源紧缺的问题，认知无线电这项技术应运而生。认知无线电（CognitiveRadio，CR）网络通过感知频谱空穴，未授权用户（次用户，SecondUser，SU）利用授权用户（主用户，PrimaryUser，PU）占用的频谱资源来传输信息，在次用户传输信息的过程中需要根据传输环境来自适应调整一些传输参数，如传输速率、传输功率和带宽等。在这一过程中，次用户对

5、主用户产生的干扰是影响认知无线电网络传输质量的主要因素。正交频分复用系统（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）能够灵活地动态分配子载波给多个用户，并且相邻子载波间的干扰较低。因此，它在认知无线电网络中得到了广泛的使用。在实际的OFDM系统中，由于传输信号不完全正交，使得主用户和次用户间存在相互干扰。而传统的资源分配算法可能会对主用户产生过高的干扰。在传统的认知无线电网络中，通常以填充或衬底的方式为次用户分配频谱。填充式即认知无线电网络感知频谱空穴，次

6、用户利用没有被主用户占用的频谱进行传输，并在一定的总功率和干扰上限的约束下最大化传输速率。而认知网络以衬底方式分配资源时，只要次用户对主用户的干扰在一定阈值内，网络就允许次用户与主用户一起共享该频谱。由于单独的填充式或衬底式的资源分配算法不能够充分利用频谱资源，因此有些学者提出了填充和衬底联合的频谱接入方式。在以往的联合资源分配算法中，只考虑填充这种方式的子载波所产生的干扰，未考虑以衬底方式分配子载波所产生的干扰，且在次用户网络中，没有考虑感知错误对网络通信质量的影响。子载波分配是资源分配的第一步，一些

7、子载波分配算法只是根据次用户发射机到次用户接收机的信道增益来为次用户分配子载波，还有一些算法即考虑信道增益又考虑传输速率。但在这些子载波分配算法中，都忽略了次用户的初始功率分配对子载波分配的影响。目前，针对联合资源分配算法的研究都假设信道增益已知，但在实际的通信场景中，信道不确定性会对认知无线电网络通信质量产生影响。本文中以填充和衬底联合的形式为多个次用户分配资源，首先提出一子载波分配算法，在子载波分配过程中，采用子载波分配度量因子。此度量因子与信道情况、子载波干扰、子载波功率有关。根据计算度量因子的数

8、值，将信道情况好，且对其它子载波产生干扰小的子载波优先分配给次用户，这种分配方式更加公平，可使每个次用户传输速率基本一致。在最优功率分配过程中，利用了拉格朗日乘子和KKT条件来I计算功率，最大化传输速率，并控制总干扰和总功率在一定阈值内，同时考虑了感知错误对认知无线电网络的影响。最后，我们基于Worst-case方法，对次用户和主用户间的信道不确定性进行鲁棒性分析，并利用拉格朗日对偶法来求解最优功率值。仿真结果表明，在相同条件下，文中提出的