50000字论文范文认知无线电通信宽带最小延迟路由算法分析

论文类型：论文范文

论文字数：50000字

论点：频谱,无线电,认知

论文概述：

对认知无线电网络的研究背景进行了分析，包括认知无线电网络的研究意义、研究现状及发展过程。然后对认知无线电网络进行了概述，包括网络的组网模式、关键技术、路由协议

论文正文：

第一章导言

1.1研究背景
1.1.1认知无线电网络的研究意义
在全球社会经济和科技发展的过程中，各种无线电技术和系统在各行各业的应用发挥着至关重要的作用。在中国的现代化进程中，无线电技术也得到了广泛的应用。中国是广播电视应用大国。目前，中国的电视和收音机数量已超过400万台和500万台。截至2012年1月，中国手机用户已达987.58亿。中国拥有世界上最多的手机用户，也拥有世界上最大的移动通信网络。此外，无线电技术是陆地和海洋空三维运输、卫星航天器研究、气象学、公共安全、国防等地方的重要基础。无线电技术在中国社会经济发展中发挥着越来越重要的作用。近年来，随着未来宽带无线通信的发展趋势，无线最大化、LTE、超宽带和IOA等新技术和服务的快速出现，以及各行各业对射频需求的扩大，使得频谱资源的供应日益紧张。这一变化使得有效的传统频谱政策面临前所未有的挑战。传统的静态频谱政策是国家政府部门将无线频谱资源划分为不同的频段，并将一个或多个频段分配给某个无线通信系统独立使用，即授予系统在某个地理范围内使用这些频段的绝对权利，而其他系统不允许使用这些频段，从而有效避免了系统之间的信号干扰。
然而，世界上大多数国家已经分配了自己的频谱资源，因此为新服务、新技术和新系统保留的频谱越来越少。在2011年北京国际4G通信大会上，中国工程院院士贾河间也指出，TD-LTE的发展缺乏足够的频率资源，中国频谱资源面临严重短缺[3]。另一方面，对于那些相对过时、用户和业务量少、对频谱资源需求低但占用大部分频谱资源的服务，大部分时间都没有用户使用，这无疑降低了频谱利用率，造成频谱浪费。因此，在现有的频谱资源分配模式下，存在不同程度的频谱资源浪费问题。例如，联邦通信委员会的统计数据显示，分配给现有无线系统的频谱资源利用率目前在15%到85%之间，[4]；根据美国国家无线网络研究实验室项目的测量报告，3GHz以下频带的平均频谱利用率仅为5.2%，导致许多频谱资源在时域和空域[5]中不同程度地闲置。
因此，从这个角度来看，所谓的“频谱资源短缺”实际上并不是频谱资源的绝对短缺，而是当前静态频谱分配策略导致频谱资源利用不足，这极大地限制了频谱资源利用率的提高。近年来，人们积极寻求各种先进的通信理论和技术来缓解频谱资源的短缺，如提高信源编码效率、信道编码效率、调制解调频谱效率等。，但这些方法只能达到3？频谱效率的四倍，对于未来数百倍的宽带需求来说，这仍然可以忽略不计。因此，米托拉提出了认知无线电的概念[6]。具体来说，认知无线电技术用于频谱规划。某一频段的服务用户分为两类。一类是政府部门指定的合法授权用户(也称为主要用户)。一些没有许可证但有使用要求的潜在未授权用户(也称为认知用户或二级用户)。认知无线电的目的是通过选择具有认知能力的无线电系统在授权频带上工作来实现高频谱共享和高频谱利用率的目标。然而，认知用户的接入必须以保证主用户的通信质量为前提，不能对主用户造成干扰。
这种可以在空维度、时间维度和光谱维度上重复使用的光谱称为“光谱孔”。[7]。认知无线电的核心思想是使无线通信系统能够及时有效地发现“频谱空洞”空，并动态、合理、选择性地使用这些频谱空洞。基于认知无线电技术，摩托罗拉和弗吉尼亚理工大学等公司提出了认知无线电网络(CRN) O认知无线电网络(Cognitive Radio Network)，该网络由于对频谱资源的动态、灵活和智能利用，有效提高了频谱资源的利用率，在通信领域引起了广泛关注。认知无线电网络通过合理分配各种资源，可以实现动态频谱管理、管理控制、网络优化、抗干扰、链路适配等目标，从而显著提高通信质量。因此，认知无线电网络可以应用于各种无线通信场合，具有非常广泛的应用空，例如(1)租用网络；认知网状网络；(3)应急网络；(4)军事网络。因此，认知无线电网络的提出对通信领域的发展具有里程碑意义。
1.1.2认知无线电网络的研究现状
目前，认知无线电网络已在业界引起广泛关注。各标准化组织、研究机构和著名学者开展了相关研究，开始初步制定认知无线电标准和协议，启动认知无线电和认知无线电网络的重点研究项目。

1.2认知无线电网络的发展............................11-14
1.2.1软件无线电和认知无线电............................11-12
1.2.2............................12-14
1.3认知无线电网络全文的主要结构和研究内容............................14-15
第二章认知无线电网络中的路由技术和常用算法……15-30
2.1认知无线电网络概述............................15-20
2.1.1认知无线电网络概念............................15-16 [/BR/] 2.1.2认知无线电网络联网模式............................16-17
2.1.3认知无线电网络的关键技术............................17-20
2.2认知无线电网络路由协议............................20-22
2.3............................22-29 [/BR/] 2.3.1认知无线电网络路由算法............................基于最小延迟的23-26
2 . 3 . 2基于冲突避免的路由算法............................26-27 [/BR/] 2.3.3基于多指标的路由算法............................27-29
2.4本章概述............................29-30
第3章...................30-43
3.1最短延迟数学模型............................基于认知无线电网络最短延迟路由算法的30-32
3.2 PCNN模型............................32-35
3.2.1基本PCNN模型............................32-33
3.2.2改进的PCNN模型............................基于多点通信网络的33-35
3.3最短延迟路由算法............................35-37
3.4计算机模拟............................37-42
3.4.1公制性能分析............................37-40
3.4.2 MP防范小组委员会绩效分析............................40-42
3.5本章概述............................42-43
第4章............................43-54基于动态认知无线电网络路由算法的[/ Br/] 4.1场景分析............................43-45
4.2基于最大似然神经网络的动态算法描述............................45-47
4.3时间属性计算............................47-51[/br/ ] 4.4计算机模拟............................51-53
4.5本章概述............................53-54

本文从理论和仿真两个方面分析和讨论了认知无线电网络的路由算法。主要内容包括以下几个方面:
(1)分析了认知无线电网络的研究背景，包括认知无线电网络的研究意义、研究现状和发展过程。然后，总结了认知无线电网络，包括网络的组网方式、关键技术和路由协议，并介绍了国内外认知无线电网络的几种路由算法。
(2)考虑认知节点可用频带的动态变化，提出了最短时延路由度量，包括传输时延和信道切换时延。仿真结果表明，与传统的基于距离的路由度量相比，最短时延度量有效地缩短了网络中的时延。
(3)针对传统分组交换算法的缺点，将PCNN引入认知无线电网络的路由解决方案中。首先，简要介绍了PCNN的基本模型，并提出了一种改进的PCNN模型，使其更适合于寻找最短路径。然后，提出了一种基于改进PCNN的最短延迟路由算法。该算法以最短时延为链路代价，采用改进的PCNN算法求解最小时延。仿真结果表明，当网络规模较大时，基于MPCNN的认知无线电网络路由算法与传统的求解最短路径树的Dijkstra算法相比，具有时间消耗低的优点。
(4)在分析了网络拓扑变化时的最短路径树后，提出了一种基于最大似然神经网络的动态认知无线电网络路由算法。仿真结果表明，当网络拓扑发生变化时，DMPP最小二乘法收敛速度更快，耗时更少。