认知无线网络中协作传输技术的研究.pdf

worksAdissertationsubmittedtoNanjingUniversityofPosts&municationsinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyByChuYuzhiSupervisedby:。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:惮日期:2堕粒南京邮电大学学位论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权南京邮电大学研究生部办理。研究生虢烨导师签名日期:碰巧幺‘南京邮电大学博士研究生学位论文摘要学科:王堂专业:篮呈兰信息处理研究方向:玉绔通信生囤终篮呈处理作者:2009级博士研究生褚御芝指导老师:郑宝玉教授题目:认知无线网络中协作传输技术研究Title:works关键词:认知无线电网络;协作通信;用户协作;中断概率;误比特率;无冲突传输时间Keywords:works,munication,Usercooperation,Outageprobability,Biterrorrate,Non-“认知无线网络中多用户协作通信关键技术研究”(项目编号:60972039);“基于联盟博弈认知模型的动态频谱接入技术研究”(项目编号:2009AA012241);“具有认知和协作功能的下一代无线网络关键技术研究”,(项目编号:BK2007729);“认知无线网络中协作通信技术研究”,(项目编号:CXZZll0389)。南京邮电大学博士研究生学位论文摘要摘要随着无线通信应用的日益发展,各种新型网络、业务和接入方式的不断涌现,现今的无线频谱资源已经越来越紧缺。因此,如何进一步提高频谱利用率,以满足爆炸式增长的无线业务需求,从而进一步提高无线系统的通信服务质量已成为下一代无线网络亟待解决的关键问题之一。认知无线电CR(CognitiveRadio)作为一种革命性的智能频谱共享技术,可在不影响主用户(PrimaryUser,PU)通信的前提下,智能地利用大量空闲频谱以满足认知用户(CognitiveUser,CU)的可靠通信,从而实现频谱资源共享,有效地提高了无线频谱的利用率,已成为现代无线通信领域新的研究热点。本课题以无线频谱资源的使用现状为背景,深入研究认知无线网络中的协作传输技术,通过认知用户之间的彼此协作以获得分集增益,实现动态频谱资源的公平高效利用与共享,提高无线频谱利用率,并构建集频谱感知,协作传输和频谱分配于一体的认知无线电通信系统,在不干扰主用户通信的条件下,有效的改善了认知用户的通信性能,主要工作和创新如下:(1)针对认知无线网络协作传输模型,提出了一种基于放大转发的机会协作传输方案。协作分集在认知无线网络中应用大多局限于频谱感知方面,并未将协作分集引入到认知无线网络的多用户通信中;然而,当主用户QoS要求很高时,往往认知用户的数据吞吐能力将明显下降,以致无法满足很多无线业务的通信要求,此时十分有必要通过认知用户问或主用户和认知用户问的相互协作提高通信性能。由此,提出了一种认知用户基于协作分集的协作传输方案,以在保证主用户的QoS的条件下,大大提高了认知用户的系统性能。在Rayleigh衰落环境下对所提出的协作方案的中断概率和平均误比特率进行了理论分析,给出了非协作传输和机会协作传输下的中断概率和平均误比特率的解析表达式。通过仿真实验表明,所提方案在保证了主用户可靠传输的同时,大大提高了认知用户的系统性能。这也说明了认知用户间的协作分集为认知无线网络带来了可观的通信性能增益。(2)针对多认知用户协作传输模型,提出了一种基于最佳中继选择的协作传输方案。南京邮电大学博士研究生学位论文摘要在两认知用户协作传输方案的基础之上,进一步提出了基于最佳中继选择的多用户协作传输方案,以此获得多用户分集增益,提高认知无线电系