无线通信网络鲁棒资源分配理论、算法及实现

第1章概述1 1.1鲁棒资源分配问题的基本要素1 1.1.1目标函数1 1.1.2约束条件2 1.1.3优化问题2 1.1.4资源分配问题求解理论与方法3 1.1.5资源分配算法分类3 1.25G/B5G关键技术简介4 1.2.1OFDMA技术4 1.2.2NOMA技术5 1.2.3能量收集技术6 1.2.4WPT技术8 1.2.5SWIPT技术11 1.2.6D2D通信技术13 1.2.7UAV通信14 1.2.8反向散射通信16 1.2.9智能超表面18 1.3本章小结21 第2章相关理论基础22 2.1凸优化理论22 2.1.1凸集合与凸函数22 2.1.2凸优化问题25 2.1.3拉格朗日对偶理论26 2.1.4KKT很优条件28 2.2鲁棒优化理论28 2.2.1不确定性的建模方法28 2.2.2鲁棒优化处理方法29 2.3随机优化理论33 2.3.1不确定性建模方法33 2.3.2随机优化处理方法34 2.4不确定性评价36 2.5本章小结36 第3章认知无线电网络37 3.1认知无线电的基本概念37 3.1.1干扰温度模型37 3.1.2频谱空洞38 3.1.3认知回路38 3.2认知无线电的网络结构40 3.2.1集中式认知无线电网络40 3.2.2分布式认知无线电网络41 3.2.3混合式认知无线电网络41 3.3认知无线电的基本网络模型41 3.3.1单天线非中继认知无线电网络41 3.3.2基于OFDMA的认知无线电网络41 3.3.3基于辅助节点的认知中继网络42 3.3.4基于多天线的认知无线电网络43 3.4认知无线电的关键技术45 3.4.1频谱感知技术45 3.4.2频谱接入技术49 3.4.3动态频谱共享模式50 3.4.4功率调节技术52 3.5本章小结53 第4章异构无线网络54 4.1异构无线网络的定义54 4.2异构无线网络的特点55 4.2.1频谱共享分类55 4.2.2切换方法分类55 4.2.3异构无线网络的接入方式.56 4.2.4异构无线网络的优点56 4.3异构无线网络的蜂窝类型56 4.3.1宏蜂窝网络57 4.3.2微蜂窝网络57 4.3.3皮蜂窝网络57 4.3.4毫微微蜂窝网络58 4.4异构无线网络的典型应用场景58 4.4.1传统单天线异构无线网络.58 4.4.2多天线异构无线网络59 4.4.3基于OFDMA的异构无线网络59 4.4.4基于NOMA的异构无线网络61 4.4.5基于中继辅助的异构无线网络61 4.4.6基于RIS辅助的异构无线网络62 4.4.7异构云无线接入网络63 4.5本章小结64 第5章基于有界CSI的认知网络鲁棒资源分配问题65 5.1基于功耗*小化的认知无线电鲁棒资源分配算法65 5.1.1系统模型65 5.1.2算法设计67 5.1.3仿真分析70 5.2面向SWIPT的认知AdHoc网络鲁棒资源分配算法72 5.2.1系统模型73 5.2.2算法设计74 5.2.3仿真分析84 5.3本章小结87 第6章基于统计CSI的认知无线电网络鲁棒资源分配问题88 6.1基于能耗*小化的认知无线电鲁棒分布式功率控制算法88 6.1.1系统模型88 6.1.2算法设计90 6.1.3仿真分析92 6.2基于未知CSI分布的认知无线电鲁棒功率控制算法95 6.2.1系统模型95 6.2.2算法设计96 6.2.3仿真分析99 6.3基于能效优选的NOMA认知网络鲁棒资源分配算法103 6.3.1系统模型103 6.3.2算法设计104 6.3.3仿真分析111 6.4本章小结115 第7章基于有界CSI的异构无线网络鲁棒资源分配问题116 7.1异构NOMA网络鲁棒能效优化算法116 7.1.1系统模型116 7.1.2算法设计118 7.1.3仿真分析127 7.2基于NOMA-SWIPT的异构无线网络鲁棒资源分配算法.129 7.2.1系统模型130 7.2.2算法设计132 7.2.3仿真分析141 7.3面向物理层安全的异构SWIPT网络鲁棒能效优化算法144 7.3.1系统模型144 7.3.2算法设计148 7.3.3仿真分析154 7.4本章小结158 第8章基于统计CSI的异构无线网络鲁棒资源分配问题159 8.1异构OFDMA网络鲁棒吞吐量优化算法159 8.1.1系统模型159 8.1.2算法设计162 8.1.3仿真分析168 8.2异构无线网络鲁棒能效优化算法.172 8.2.1系统模型172 8.2.2算法设计174 8.2.3仿真分析178 8.3基于QoS约束的异构SWIPT网络鲁棒能效优化算法182 8.3.1系统模型182 8.3.2算法设计185 8.3.3仿真分析191 8.4面向感知和CSI不确定性的认知异构无线网络鲁棒能效优化算法197 8.4.1系统模型197 8.4.2算法设计203 8.4.3仿真分析209 8.5基于几何分析法的异构无线网络鲁棒干扰效率优化算法213 8.5.1系统模型214 8.5.2算法设计216 8.5.3仿真分析225 8.6本章小结229 第9章D2D通信网络鲁棒资源分配问题231 9.1基于有界CSI的D2D通信网络鲁棒能效资源分配算法231 9.1.1系统模型231 9.1.2算法设计233 9.1.3仿真分析239 9.2基于NOMA-SWIPT的D2D通信网络鲁棒能效优化算法244 9.2.1系统模型244 9.2.2算法设计247 9.2.3仿真分析252 9.3基于UAV辅助的无线携能D2D通信网络鲁棒资源分配算法256 9.3.1系统模型256 9.3.2算法设计259 9.3.3仿真分析265 9.4本章小结269 第10章RIS辅助的无线通信网络鲁棒资源分配问题270 10.1基于有界CSI的RIS辅助无线供电通信网络鲁棒资源分配算法270 10.1.1系统模型271 10.1.2算法设计272 10.1.3仿真分析276 10.2基于统计CSI的RIS辅助无线供电通信网络鲁棒能效优化算法279 10.2.1系统模型279 10.2.2算法设计282 10.2.3仿真分析287 10.3面向信息安全的RIS辅助数能同传网络鲁棒资源分配算法289 10.3.1系统模型289 10.3.2算法设计293 10.3.3仿真分析300 10.4本章小结304 主要参考文献305 附录308