文档介绍：南京邮电大学
硕士学位论文
OFDM认知无线电系统中资源分配算法的研究
姓名:赵青
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:朱琦
2011-02
南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要
摘要
近年来,随着无线通信业务的不断增长,频谱资源越来越紧缺,然而大量授权的无线
频谱却被闲置或者利用率极低,使得认知无线电成为当前的研究热点。认知无线电的基本
思想是未被授权用户利用空闲频谱进行通信,其可用无线资源是根据授权用户的频谱使用
情况而动态变化的。因此,能否实现对系统可用无线资源的合理有效管理,对整个认知无
线电系统的性能优劣起着决定性作用。良好的频谱分配策略及功率分配算法应当能够在提
高系统容量的同时,保证用户可靠的通信服务质量。
本文对认知无线电系统的频谱分配技术进行了研究。介绍了认知无线电的相关研究背
景和无线资源管理、信道及功率分配的基本概念,分析了认知无线电环境下的无线资源管
理的特点,然后分析了传统多用户 OFDM 系统资源分配模型及相关算法,接着进一步介绍
了基于 OFDM 技术的认知无线电系统中的分配模型和资源分配算法,并仿真比较了其中典
型的两种算法的性能。
针对多用户的 OFDM 认知无线电系统,提出了一种联合功率、信道和比特分配的新算
法,该算法将多用户资源分配映射成多维 0-1 背包问题,考虑了主次用户之间的干扰,引
入了次用户的带宽需求,既保证了次用户对主用户干扰功率的限制,同时又满足了各个次
用户的 QoS。仿真结果表明,所提算法与 RC 算法相比,不仅提高了系统容量,而且降低
了复杂度,同时还可以保证用户的 QoS。
针对基于 OFDM 的认知无线电系统同时面临主用户干扰容限约束和次用户发射功率
约束的特点,提出了一种基于对偶分解算法的 OFDM 认知无线电系统中的多用户资源分配
算法。该算法将拉格朗日乘子问题通过对偶分解,分解成若干个独立的子问题,通过对各
子问题的求解,可以获得最优的功率分配和子载波分配。并为了满足无中心网络结构,提
出了更符合实际通信环境需求的分布式分配算法,在不影响 PU 的正常通信和满足各个 SU
用户速率分配权重的前提下,实现了系统容量最大化的优化目标。仿真结果表明,所提算
法性能随着次用户发射功率和主用户干扰容限的增大而增加,且表现出良好的收敛性。
关键词:OFDM;认知无线电;资源分配;背包问题;对偶

I
南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要
Abstract
Recently with the rapid development of the munication,the spectrum resource
is increasingly scarce. The present fixed allocation for spectrum often brings up uneven
distribution of spectral resource, and even a waste of it. Cognitive radio has emerged as a hot
topic in munication in recent years. By detection the spectrum usage of licensed
users, adaptively adjust munication parameters, Cognitive radio users opportunistically
choose free spectrum to transmit. And spectrum allocation is one of the most challenging and
crucial problems in cognitive radio. A nice scheme of spectrum access and power allocation
should increase the system capacity while guaranteeing the quality of services.
This thesis focuses on the study of spectrum allocation in cognitive radio system. Firstly,
the thesis introduces the research background of cognitive radio, the concept of radio resource