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1、頻譜認(rèn)知蜂窩網(wǎng)絡(luò)通過(guò)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)捕獲并利用蜂窩網(wǎng)頻帶外的閑置頻譜資源,能夠從根本上提高網(wǎng)絡(luò)的容量和能效,代表了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要演進(jìn)方向。基于協(xié)同的頻譜認(rèn)知蜂窩網(wǎng)絡(luò)利用頻譜資源的互補(bǔ)特性來(lái)優(yōu)化協(xié)同通信的物理層傳輸,比起非協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)具有諸多優(yōu)勢(shì)。
為了深入了解協(xié)同頻譜認(rèn)知蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能極限,本文從信息論的角度,對(duì)混合認(rèn)知中繼信道開展了較深入的研究。與傳統(tǒng)中繼信道不同,混合認(rèn)知中繼信道中的源和中繼分別使用授權(quán)和認(rèn)知頻譜資源傳
2、輸信息,而兩段頻譜資源具有不同的帶寬、功率和穩(wěn)定性特點(diǎn)。本文從鏈路級(jí)高斯信道、鏈路級(jí)瑞利信道、系統(tǒng)級(jí)干擾信道三個(gè)層面,遞進(jìn)地對(duì)混合認(rèn)知中繼信道的性能和最優(yōu)資源分配問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。主要工作及貢獻(xiàn)如下。
首先,以高斯混合認(rèn)知中繼信道為出發(fā)點(diǎn),本文分析了其容量、頻譜效率(SE)和能量效率(EE)三個(gè)性能指標(biāo)的上下限,推導(dǎo)了針對(duì)單個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)功率-帶寬資源分配曲線,推導(dǎo)了EE-SE折中關(guān)系的閉合式,并考察了認(rèn)知頻譜資源穩(wěn)定性對(duì)認(rèn)
3、知蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能的影響。
其次,擴(kuò)展到瑞利混合認(rèn)知中繼信道,本文提出了三種信道工作模式,用于區(qū)別不同的中繼緩存策略和資源分配策略。在此基礎(chǔ)上分析了三種模式下瑞利信道的性能上下限,并推導(dǎo)了最優(yōu)功率-帶寬資源分配曲線和EE-SE的折中關(guān)系。最后,綜合比較了三種模式的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)際價(jià)值。
最后,擴(kuò)展到系統(tǒng)級(jí)干擾信道,本文采用隨機(jī)幾何的方法建立系統(tǒng)級(jí)模型,分析了多小區(qū)干擾下的認(rèn)知中繼信道的性能。在中繼有緩存和無(wú)緩存兩種模式下,推
4、導(dǎo)了容量的關(guān)系式,并通過(guò)數(shù)值仿真的手段分析了系統(tǒng)的性能和最優(yōu)資源分配。
通過(guò)本文研究發(fā)現(xiàn),混合認(rèn)知中繼信道的最優(yōu)功率-帶寬分配曲線分為五個(gè)不同的區(qū)域,每個(gè)區(qū)域分別代表不同的性能折中關(guān)系;當(dāng)功率和帶寬資源不受限制時(shí),認(rèn)知頻譜資源的穩(wěn)定性對(duì)EE-SE的折中關(guān)系沒(méi)有影響;認(rèn)知中繼的加入不僅可以較大程度提升系統(tǒng)能效,而且中繼位置變化影響資源分配結(jié)果。本文的研究成果增進(jìn)了對(duì)混合認(rèn)知中繼信道的理論了解,能夠?yàn)橄乱淮涓C網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)提供有價(jià)值
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