数据通信课程设计---认知无线电中的功率和频谱联合分配算法.doc

《数据通信》课程设计 论文题目认知无线电中的功率和频谱联合分配算法 姓 名 学 号 学 院 专业班级 目 录 1. 绪论 3 2. 系统模型及假设 4 2.1 认知无线电系统模型 4 2.2 最优化问题 4 3 认知用户的通信效用 5 3. 1 效用函数 5 3.2 注水线调整算法 6 4．频谱分配 8 5．仿真结果分析 12 5.1 参数设置 12 5.2性能分析 12 6． 结论 16 认知无线电中的功率和频谱联合分配算法 专业：通信工程 姓名：钟佳盼 摘 要: 在认知用户传输功率受限的情况下，分析了瑞利衰落模型下的认知用户效用及其优化过程，本文提出了基于注水线不断调整的认知用户功率分配及通信效用计算算法.将该算法应用到认知无线电频谱分配中，进而提出了一种基于信道二分法的认知无线电频谱分配机制，以此得到了不同优化模型下的用户效用.仿真表明，基于比例公平的优化模型在获得较高效用的同时具有较高的公平性. 关键词:认知无线电，效用函数，注水线，分配模型，二分法 ABSTRACT Under the constraints of transmission power of the cognitive users, the optimization process of cognitive users utility was analyzed with Rayleigh Fading model, and then an algorithm based on water-level continually adjustment was proposed to solve the problem of power allocation and communication utility computation. This algorithm was also applied to spectrum allocation, so that a cognitive radio spectrum allocation mechanism based on channel bisection was proposed too. From this, the users utility under different optimization models could be obtained .Simulation results show that the model based on proportional fairness not only provide fair spectrum allocation, but also has a higher total utility Key word: Cognitive radio; Utility function; Water-level; Allocation model; Bisection method 1. 绪论 现有的频谱授权机制多采用固定的频谱分配，使得频谱利用率低下[l]。认知无线电具有在不影响其他授权用户的前提下智能地利用大量频谱空穴并且实现随时随地、高可靠性通信的潜能，因此被认为是解决无线频谱低利用率问题的最佳方案[2-3]. 本文重点研究了基于注水线不断调整的认知用户功率分配及通信效用计算算法，详细地分析算法的有效性和以及信道分割点的存在性，依次解决了不同优化模型下认知用户的通信效用问题，然后对该算法结合理论和仿真图进行了性能分析。 2. 系统模型及假设 2.1 认知无线电系统模型 考虑当1个认知用户和授权用户同时存在的无线通信网络的情况下，授权用户系统工作在较宽的频段上，其暂时未使用的频谱组成1个频谱共享池[3]。假设共享池中的频谱总带宽为F，且可等分为N条相互正交的信道，授权用户将这些信道出让给认知用户并从中收取一定的价格。认知用户通过竞争/合作的方式，根据信道的相关参数( 带宽、信道增益等) 选取所需信道，最终获得一定的通信效。 假设认知用户采用x-QAM 方式实现自适应调制，则其误码率要求可以认为是调制方式与山农容量之间的信噪比差异。本文中主要考虑瑞利衰落信道，其误码率可以表示为[8] 其中γ 表示接收机信噪比; K 为所用调制方式的频带利用率，它是关于误码率门限值的函数．