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文檔簡介
1、在認知無線電(Cognitive Radio,CR)網(wǎng)絡中,次要用戶可以動態(tài)接入主要用戶的授權頻譜,從而提高了頻譜效率。CR技術作為一種解決頻譜資源短缺問題的關鍵技術,是近期研究者關注的熱點。以OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing,OFDM)為代表的多載波技術,具有強大的克服多徑干擾能力,在無線通信系統(tǒng)中得到廣泛應用。在采用協(xié)作中繼的多載波CR系統(tǒng)中,如何有效的利用通信系統(tǒng)的功率、
2、載波等資源,提高資源利用率和系統(tǒng)性能,是資源分配研究關注的核心。
因此,針對多用戶多載波的DF(Decode and Forward,DF)協(xié)作中繼CR通信系統(tǒng),綜合考慮主要系統(tǒng)和次要系統(tǒng)的性能,論文采用凸優(yōu)化理論,建立優(yōu)化問題,研究考慮用戶公平性和保證時延要求的資源分配策略,并進行仿真和分析。論文的主要工作如下:
(1)簡要介紹無線通信系統(tǒng)資源分配研究的數(shù)學基礎,包括博弈論、凸優(yōu)化理論、泰勒近似和蒙特卡羅等方法。<
3、br> (2)在給出CR通信系統(tǒng)模型的基礎上,重點關注次要用戶之間的公平性,以最小化次要系統(tǒng)平均功率的“β-公平”效用函數(shù)為目標,在滿足主要系統(tǒng)、次要系統(tǒng)的目標速率的條件下,建立優(yōu)化問題。進一步,采用拉格朗日對偶方法,將原問題分解為等價的三個子問題,并利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker, KKT)條件進行求解,得到最優(yōu)的次要用戶的功率分配和子載波分配。在此基礎上,采用子梯度迭代算法進行數(shù)值求解和仿真。仿真結果表明,與固定
4、子載波分配策略和固定功率分配策略相比,提出的最優(yōu)資源分配策略可以使系統(tǒng)獲得更好的能效性和公平性的折中。
(3)基于以上物理層的資源分配研究,論文引入有效容量的概念,研究保證上層時延QoS(Quality of Service,QoS)要求的跨層資源分配策略。以最小化次要系統(tǒng)平均功率為目標,在滿足主要系統(tǒng)、次要系統(tǒng)的目標有效容量的條件下,規(guī)劃最優(yōu)化問題。為進一步研究,采用泰勒近似方法,轉換為簡化的優(yōu)化問題,并采用拉格朗日對偶方法
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