認知中繼網(wǎng)絡協(xié)作感知優(yōu)化問題研究.pdf

1、頻譜感知是實現(xiàn)認知無線電技術的前提和關鍵，協(xié)作頻譜感知能夠極大地提高感知結果的準確性，近年來受到人們的普遍關注。本文以基于放大轉發(fā)協(xié)議的中繼協(xié)作頻譜感知技術為主要研究對象，結合綠色通信思想，以優(yōu)化節(jié)點傳輸功率為主要手段，探討了感知性能與感知能耗、主用戶網(wǎng)絡利益與次用戶網(wǎng)絡利益之間的折中關系。本文分別研究了單無線電中繼協(xié)作感知優(yōu)化、單無線電中繼協(xié)作感知和傳輸?shù)穆?lián)合優(yōu)化、以及雙無線電中繼協(xié)作感知優(yōu)化。單無線電中繼是指中繼只配置一個無線電接口

2、，雙無線電中繼是指中繼配置兩個獨立的無線電接口。本文的主要研究成果概括如下：
　　對于單無線電中繼協(xié)作感知優(yōu)化問題，我們分兩種情況進行研究：單中繼和多中繼情況。通過優(yōu)化中繼放大器增益和采樣數(shù)，使得在一定感知性能的約束下，實現(xiàn)感知能耗的最小化。在單中繼情況下，上述二元約束優(yōu)化問題可以轉化為一元無約束優(yōu)化問題，通過一維搜索法可以得到數(shù)值最優(yōu)解。在多中繼情況下，假設中繼采用相同的放大器增益，得到了上述優(yōu)化問題的近似閉合解，大大降低了計算

3、復雜度，這種算法的復雜度不會隨著中繼用戶數(shù)的增加而增加。仿真結果驗證了算法的正確性。
　　在單無線電中繼協(xié)作感知和傳輸?shù)穆?lián)合優(yōu)化問題中，我們提出了中繼協(xié)助次用戶同時進行頻譜感知和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男路桨?。通過優(yōu)化次用戶網(wǎng)絡的總功率分配，使得在保證一定主用戶網(wǎng)絡利益的前提下，實現(xiàn)次用戶網(wǎng)絡利益的最大化。具體而言，我們通過尋找最優(yōu)的次用戶源節(jié)點傳輸功率和中繼放大器增益，在保證檢測概率大于等于目標檢測概率閾值的條件下，實現(xiàn)次用戶網(wǎng)絡吞吐量的最大

4、化。分析可知，上述二元優(yōu)化問題可以化簡為一元無約束優(yōu)化問題。仿真結果表明，就次用戶網(wǎng)絡吞吐量而言，所提出的最優(yōu)網(wǎng)絡功率分配方案總是優(yōu)于等功率分配方案，并且兩種方案的性能差距隨著網(wǎng)絡總傳輸功率預算的增加而增大。
　　在雙無線電中繼協(xié)作感知優(yōu)化問題中，我們提出了一個新的感知方案，即一個中繼用戶通過兩個獨立的無線電接口同時協(xié)助兩個次用戶進行頻譜感知。通過優(yōu)化中繼分配給兩個無線電接口的傳輸功率，使得在確保一定主用戶網(wǎng)絡利益的前提下，實現(xiàn)次