协作通信在认知无线电中的应用研究(I)

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1、硕士学位论文题目:协作通信在认知无线电中的应用研究研究生方伟专业通信与信息系统指导教师刘顺兰教授完成日期2013年12月杭州电子科技大学硕士学位论文协作通信在认知无线电中的应用研究研究生：方伟指导教师：刘顺兰教授2013年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterStudyonApplicationofCooperativeCommunicationinCognitiveRadioCandidate:FangWeiSupervisor:Prof.LiuShunlanDecem

2、ber，2013杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成

3、果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要移动通信系统一个十分重要的发展趋势是宽带多媒体通信系统，但是频谱资源的缺乏和传输的不可靠性制约了它的发展。为缓解频谱资源的缺乏，人们提出了认知无线电（CognitiveRadio，CR）技术。CR可“二次利用”授权频谱，为频谱资源的缺乏提供了一个解决办法。虽然多输入多输出（MultipleInpu

4、tMultipleOutput，MIMO）系统能提高传输的可靠性，但是移动终端的功率，体积等因素制约了MIMO系统在实际中的应用。为此，Sendonaris等人提出了协作通信技术，即通过虚拟天线阵列使移动终端获得空间分集的技术。协作通信的基本思想是利用通信网络中节点与节点之间的协作，从而共享传输路径。并且协作通信技术非常灵活，可与多种技术相结合，以突出各自的优势。本文主要研究了协作通信在认知无线电（CR）中的应用。主要工作及创新点如下：（1）详细介绍了协作通信技术和CR技术，包括它们提出的背景、研究现状。（2）在认知无线电系统系统中，当次用户（SecondaryUser，

5、SU）与主用户（PrimaryUser，PU）共用同一频谱时，为了不造成对主用户的干扰，SU的发射功率往往很小，致使SU网络的中断概率很高。但是，如果SU能获得周围节点的协作并且选取最佳中继集合进行中继转发，那么SU网络的中断概率会降低。因此，本文在第3章提出一种在CR系统中的最佳中继集合选择方案，并推导了基于该方案的SU网络的中断概率。仿真结果表明，本文建议方案能显著降低SU网络的中断概率。（3）频谱感知技术是CR的核心技术，但是，传统的频谱感知算法性能较差，且部分文献提出的频谱感知算法虽能提高频谱感知性能，但是是以消耗大量功率为前提的。为了改善频谱感知的性能同时节省功

6、率，本文在第4章提出一种基于双门限和机会协作的频谱感知算法，并推导了基于该算法的频谱感知性能。仿真结果显示，本文建议算法能提高频谱感知性能并且能节省功率。（4）在传统的协作频谱感知系统中，人们总是假设报告信道，即各个SU至融合中心的信道，是理想信道。但是，在现实中，报告信道必定受到噪声和衰弱等因素的影响，这导致信道中存在误码，即SU发送的感知结果与融合中心收到的感知结果不一致，这最终会影响协作频谱感知的性能。因此本文在第5章提出一种基于SU协作和最佳中继选择的协作频谱感知算法，旨在降低报告信道的误码率，最终提高协作频谱感知性能。仿真结果显示，本文建议算法可以显著提高协作频

7、谱感知的性能。关键词：协作通信，认知无线电，频谱感知，最佳中继选择，双门限，机会协作I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTOneofveryimportantdevelopmenttrendofmobilecommunicationsystemisbroadbandmultimediacommunicationsystem,however,thelackofspectrumresourcesandunreliabilityoftransmissionrestrictesitsdevelopment.Inordertos