无线多跳认知网络速率与功率优化技术研究

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1、．’．，．１．．，音＇＇＇■单粒代码％：；１０２９３密级；公开‘．１哥苦續凌＾據硕女＃隹化戈＾ｉｊ，余寺１．Ａ．营曜论文题＇目：无线《跳认知网络速率与功率优化巧术研究Ｖ；１０１３０１０４２４学号姓名朱霎君田峰副教授导师信号与信息处理学科专业研究方向无线通信与信号处理巧术王－学硕±申请学位类别论文提交二一六年Ｈ月日期零南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导Ｋ进行的研究工作及取得的研究成果。，除了义中特别加臥标法和致谢

2、的地方外尽我所知，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得南京邮电大学或巧它教育机构的学位或证书而使用过的材料。－与我－同工作的同志对本研光所做的任何贡献均已在论文中作丫明确的说明并表示了谢意。－＇本人学位论文及涉及相关资料若巧不实，愿意承担切相关的法律贵任。－、午研究生签名：味杳悬口期：ｘｄ１南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可保留并向国家有关部＇Ｉ］或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被査阅和借阅：可将学位论文的全部或部分内容编入巧关数据库进行检索；、采用影印缩印或扫描等复制于段保存、汇编本学位论

3、文。本文电子文档的内容和纸论质文容相一致。论文的公（包括登）授权南生院。的内布刊京邮电乂学研究办理密位论。涉学文在解密后适用本授权书：研生签名削巾签：加Ｗ巧口期ResearchonRateandPowerOptimizationforWirelessMulti-hopCognitiveNetworksThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhuWenjunSupervisor:AssociateProfess

4、orTianFengMarch2016摘要随着移动通信和移动互联网等技术的飞速发展，人们对无线频谱资源的需求与日俱增。认知无线电技术作为一种缓解频谱短缺问题的有效手段，备受关注。无线多跳认知网络是由具有认知特性的网络节点组成，利用了节点间无线链路互通连接的多跳结构，形成的新型网络架构。如何对无线多跳认知网络资源进行合理的优化配置成为当前研究的热点。因此，本文以无线多跳认知网络为背景，利用跨层优化的思想，对网络传输速率和功率消耗进行探索性研究。首先，为实现无线多跳认知网络数据传输速率最大化目标，本文考虑节点间的干扰分析物理模型，结合物理层的信干噪比、链路层的调度及网络层的路由等限

5、制，构造了混合整数非线性规划问题。在求解该优化问题过程中采用重构线性化技术将非线性限制进行线性松弛，得到了松弛问题的最优解，作为原问题最优解的上界。其次，基于该上界上找到原问题的一个可行解，作为原问题最优解的下界。仿真结果验证了该方法的有效性，并得到了网络节点在各个时隙上的信干噪比、功率及链路数据传输速率等情况。其次，为实现多跳认知网络功率控制，本文考虑节点间的干扰分析协议模型，分析了节点成功传输的充分必要条件，结合物理层的功率、链路层的调度和网络层的路由等限制，构造了混合整数非线性规划问题。在求解该优化问题过程中采用分段线性化技术实现非线性部分的线性化，最终得到问题的近似最优

6、解。仿真结果验证了该方法的有效性，通过比较可以看出功率控制可以实现网络节能的目标。综上所述，多跳认知网络中速率和功率的优化具有重要的理论研究意义和实际应用价值。关键词：多跳认知网络，跨层分析，速率优化，功率优化，干扰模型，重构线性化，分段线性化IAbstractWiththerapiddevelopmentofmobilecommunicationandInternettechnology,thedemandofspectrumisincreasingdaybyday.Asaneffectivewaytoalleviatetheproblemofspectrumscarcity

7、,cognitiveradiotechnologyhasattractedmuchattention.Wirelessmulti-hopcognitivenetworkiscomposedofnodeswithcognitivecapabilitiesandownsthecharacteristicofthemulti-hopstructure,whichallowsnodestoconnectwitheachotherthroughwirelesslinks.Howtoperformopt