基于协作中继认知无线电技术的研究

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1、基于协作中继认知无线电技术的研究摘要随着通信容量需求的激增，无线通信资源(尤其是无线电磁频谱资源)日益匮乏。为了解决这一问题，高效无线通信技术成为通信领域的热点研究问题。其中，以提高电磁频谱资源的时间利用率、实现授权用户和非授权用户共融通信的认知无线电(CognitiveRadio，CR)有望成为解决这一问题的有效技术途径，CR也成为近年来研究的重点。同时，在无线通信领域中，用户间的协作通信可以增大发送端与接收端的传输距离并且提高接收端的空间分集增益。将协作通信引入认知网络可以提高认知网络的频谱分集增益并且可以提高认知用户频谱感知的准确性。因此，本文以基于协作中继的认知无线电为研究

2、对象，重点研究了如下的技术问题。(1)提出基于协作中继的认知无线电系统构架，研究认知网络的功率优化分配方案并对系统的中断概率性能进行分析。(2)提出认知中继网络的功率优化分配算法。在基于前向放大中继和前向解码中继模式下，考虑认知用户传输功率受限以及主用户干扰容限等因素，建立优化认知中继网络容量的数学模型。并借助拉格朗日乘子采用非凸函数和凸函数优化的方法得到功率分配的优化解。(3)分析认知中继网络的中断概率。在认知用户峰值功率受限的条件下，分别对主用户峰值干扰容限和主用户平均干扰容限下的中断概率进行分析。针对主用户峰值干扰容限的情况，根据中断概念推导单中继网络的中断概率。针对主用户平

3、均干扰容限的情况，提出一种基于中断概率的功率分配算法，分析系统的中断概率。同时，以单中继网络为基础，分析多中继网络的中断概率。最后将理论结果与仿真结果相比较，验证理论分析结果的准确性。关键词：认知中继网络；功率优化分配算法：中断概率；凸函数优化；非凸函数优化基于协作中继认知无线电技术的研究ABSTRACTWiththerapidrequirementofcommunicationcapacity,thewirelesscommunicationresources(expeciallywirelessspectrumresources)whichcanbeexploitedbecom

4、elessandless．Consequently,efficientwirelesscommunicationtechnologiesbecomethehighlightofcommunicationfieldtoresolvetheproblem．CognitiveRaido(CR)whichcan．improveutilizationratioofspectrumresourcesandrealizethecommunicationbetweentheauthorizedusersandnonauthorizedusersisaprotencialtechnologytoso

5、lovetheproblem，CRisalsothehighlightofrecentresearches．Meanwhile，inwirelesscommunicationfieldcooperativerelaytechnology．canenlargethecommunicationdistancebetweenthetransmitterandthereceiverandimprovespatialdiversityofthereceiver．Cooperativecognitiverelaynetwork(CCRN)canimprovespetrumdiversityof

6、cognitiveradionetwork(CRN)andaccuracyofspectrumsensing．Consequently,CCRNistheresearchobjectofthepaper,theproblemsresearchedareasfollows：(1)AnadaptivepowerallocationalgorithmisproposedandoutagepropobabilityisanalizedbasedonproposedCCRN．(2)Anadaptivepowerallocationalgorighmisproposed．Combination

7、ofsecondaryuser’Stransmissionpowerconstraintandprimaryuser’SinterferenceconstraintisconsideredtoestablishmathematicaloptimalmodelinAF(amplify-and—forward)andDF(decode．and．forward)relayschemes．Bynon-convexandconvexoptimizationmethods，opt