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多用户CR-OFDM系统中的动态资源分配技术研究

作　者: 王航
导　师: 杨震
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 认知无线电 正交频分复用 资源分配 多用户 公平性
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近年来随着无线通信需求的快速增长,频谱资源匮乏的问题日益严重,传统的频谱固定分配方式非常低效,而认知无线电技术能够充分利用缺稀的频谱资源,因此在近年来受到了人们的广泛关注。OFDM技术是一种无线环境下的高速多载波传输技术,其优势在于可以灵活的配置子载波并控制其发送功率。因此,将认知无线电与OFDM结合,充分利用OFDM资源分配的动态性和信道自适应性,通过灵活的分配子载波,能够有效的进行功率控制和频谱管理,提高资源利用率。本文首先介绍了认知无线电技术的概念和发展,以及基于OFDM的认知无线电技术的国内外研究现状。其次,介绍了OFDM的基本原理与传统OFDM系统的资源分配算法,在此基础上,又简要介绍了CR-OFDM系统的框架及其资源分配问题,说明了将OFDM技术应用于认知无线电系统的优势所在。然后,结合经典的0-1模型以及干扰温度模型的优势,提出了一种适合于CR-OFDM系统的资源分配模型—OFDM子载波受限模型。接下来,研究了变速率多用户CR-OFDM系统中的资源分配问题。给出了使系统总容量最大化的最优算法,兼顾认知用户比例公平原则的次优算法以及本文提出的次优改进算法,并详细介绍了各种算法的实现步骤,运用仿真的手段,分析了三种算法在系统容量,用户公平性以及算法复杂度三个方面的性能。最后,在CR-OFDM系统中引入固定速率认知用户,研究了多用户多速率CR-OFDM系统的资源分配问题。指出首先分配资源给固定速率用户,然后把剩余资源分配给可变速率用户,这样可以获得最大的系统容量。以此为依据介绍了二步法以及本文提出的二步改进算法,并通过仿真验证了各算法的性能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 无线频谱资源的使用状况  8-9
  1.2 认知无线电技术概述  9-11
    1.2.1 认知无线电的定义及发展  9-10
    1.2.2 认知无线电中的关键技术  10-11
  1.3 基于OFDM 的认知无线电系统概述  11-12
    1.3.1 认知无线电与OFDM 技术的结合  11
    1.3.2 基于OFDM 的认知无线电系统中动态资源分配技术的研究现状  11-12
  1.4 全文内容安排  12-14
第二章 CR-OFDM 系统的基本原理与资源分配问题  14-27
  2.1.0FDM 系统的基本原理  14-19
    2.1.1 OFDM 的基本原理  14-16
    2.1.2 OFDM 的IFFT/FFT 实现  16-17
    2.1.3 保护间隔和循环前缀  17-19
  2.2 传统OFDM 系统中的资源分配  19-24
    2.2.1 传统OFDM 系统资源分配模型  19-20
    2.2.2 传统OFDM 系统资源分配算法  20-24
  2.3.CR-OFDM 系统的框架以及资源分配算法概述  24-26
    2.3.1 将OFDM 用于认知无线电系统的优势  24
    2.3.2 CR-OFDM 系统的发射机和接收机模型  24-26
    2.3.3 CR-OFDM 系统中的资源分配问题  26
  2.4 小结  26-27
第三章 多用户CR-OFDM 系统中的资源分配算法  27-45
  3.1.CR-OFDM 系统资源分配模型  27-31
    3.1.1 0-1 模型  27-28
    3.1.2 干扰温度模型  28-29
    3.1.3 OFDM 子载波干扰受限模型  29-31
  3.2 多用户CR-OFDM 系统资源分配算法  31-40
    3.2.1 系统场景描述  31-33
    3.2.2 最优分配算法  33-35
    3.2.3 基于认知用户比例公平准则的次优分配算法  35-38
    3.2.4 次优改进算法  38-40
  3.3 算法仿真及性能分析  40-44
  3.4 本章总结  44-45
第四章 多用户多速率CR-OFDM 系统中的资源分配算法  45-58
  4.1 多用户多速率CR-OFDM 系统场景建模  45-46
  4.2 多用户多速率CR-OFDM 系统资源分配准则  46-48
  4.3 多用户多速率CR-OFDM 系统资源分配算法  48-53
    4.3.1 二步分配算法  48-49
    4.3.2 改进算法  49-53
  4.4 算法仿真及性能分析  53-56
  4.5 本章总结  56-58
第五章 结束语  58-60
参考文献  60-66
缩略语  66-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文  68-69
攻读硕士学位期间参与的科研项目  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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