天線選擇認知無線電系統(tǒng)優(yōu)化實現(xiàn)和性能分析.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務需求的快速增長,可用頻譜資源越來越短缺。然而調(diào)研發(fā)現(xiàn)已分配的頻譜資源存在不同程度的空閑,造成頻譜資源表面短缺的原因是靜態(tài)無線頻譜管理方式。于是人們提出了智能地動態(tài)頻譜共享技術(shù)—認知無線電。
　　認知無線電技術(shù)將連續(xù)不斷地感知外部環(huán)境的各種信息,并且對這些信息進行分析、學習和判斷,然后在保證不會對授權(quán)用戶造成有害干擾的前提下,選擇合適的工作參數(shù),實現(xiàn)任何時間任何地點的高度可靠通信和頻譜的有效利用。
　　目前對認

2、知無線電的研究工作主要從頻譜感知、動態(tài)頻譜管理、功率控制以及認知無線電和現(xiàn)有通信技術(shù)的融合等方面展開。一般采用博弈論、信息論以及各類優(yōu)化理論等方法來解決其中的問題,獲得了豐富的成果。
　　認知無線電的目的是提高頻譜利用率,現(xiàn)有無線通信技術(shù)中的多天線技術(shù)也能在一定程度上提高頻譜利用率,將二者結(jié)合無疑將會收到事半功倍的效果。本文將多天線技術(shù)引入到認知無線電系統(tǒng)中,做了以下幾個部分的工作:
　　(1)針對模型中得到的優(yōu)化問題的一般

3、性特點設(shè)計了相應的優(yōu)化算法。
　　(2)固定發(fā)射功率認知無線電系統(tǒng)的發(fā)射天線選擇研究。將多天線技術(shù)引入到固定功率認知無線電系統(tǒng)中,依據(jù)提出的發(fā)射天線選擇準則,通過數(shù)學推導得到系統(tǒng)信道容量和誤碼率的數(shù)學表達式。仿真驗證了理論結(jié)果的正確性,同時仿真和理論結(jié)果表明系統(tǒng)存在一個最優(yōu)發(fā)射功率使得系統(tǒng)性能最優(yōu),利用給出的優(yōu)化算法得到最優(yōu)發(fā)射功率,另外還考察了認知用戶發(fā)射端分別到主用戶和認知用戶的距離比的變化對系統(tǒng)性能和最優(yōu)發(fā)射功率產(chǎn)生的影響。

4、
　　(3)聯(lián)合天線選擇和用戶調(diào)度的固定功率的認知無線電系統(tǒng)性能分析。將多天線技術(shù)和用戶調(diào)度技術(shù)引入到固定功率認知無線電系統(tǒng)中,依據(jù)提出的發(fā)射天線選擇準則,通過數(shù)學推導,得到系統(tǒng)信道容量和誤碼率的數(shù)學表達式。仿真驗證了理論結(jié)果的正確性,同時仿真和理論結(jié)果表明系統(tǒng)存在一個最優(yōu)發(fā)射功率使得系統(tǒng)性能最優(yōu),利用給出的優(yōu)化算法得到最優(yōu)發(fā)射功率,另外還考察了用戶數(shù)的變化對系統(tǒng)性能和最優(yōu)發(fā)射功率產(chǎn)生的影響。
　　(4)結(jié)合天線選擇的可變功

5、率認知無線電系統(tǒng)性能分析。將多天線技術(shù)引入到可變功率認知無線電系統(tǒng)中,依據(jù)提出的發(fā)射天線選擇準則,通過數(shù)學推導得到系統(tǒng)信道容量、誤碼率以及中斷概率的數(shù)學表達式,仿真驗證了理論結(jié)果的正確性,并利用仿真和理論結(jié)果分析了最大發(fā)射功率以及天線數(shù)的變化對系統(tǒng)信道容量和誤碼率的影響,以及干擾門限和天線數(shù)的變化對系統(tǒng)中斷概率的影響。
　　總之,我們建立了認知無線電系統(tǒng)中更加實際的數(shù)學模型,推導出系統(tǒng)信道容量和誤碼率的數(shù)學表達式,分析了系統(tǒng)中各參