认知无线电中继协助网络资源分层优化算法.pdf

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1、第44卷第5期吉林大学学报(工学版)Vo1．44NO．52014年9月JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)Sept．2O14认知无线电中继协助网络资源分层优化算法陈健，樊光辉，阔永红(西安电子科技大学通信工程学院，西安710071)摘要：在认知多用户中继网络系统场景下，针对时变信道完全DF中继两跳传输的差异性问题，采用纳什议价公平性准则效用函数，提出了联合用户传输模式选择、子载波配对、信道分配和功率分配的分层优化模型。利用拉格朗日对偶理论实现模型分层求解，在降低算法复杂度的同时提升了系统效用及

2、吞吐量。仿真结果表明：相对于完全中继、直传网络和非载波配对的中继网络，所提算法在兼顾用户速率需求和公平性的同时可使系统吞吐量获得较大提高。关键词：通信技术；认知无线电；中继协助；资源分配；拉格朗日对偶；分层优化中图分类号：TN925文献标志码：A文章编号：1671—5497(2014)05—1498—08DoI：10．7964／idxbgxb201405043Hierarchicaloptimizationalgorithmforresourceallocationinrelay—assistedcognitiveradionetworkCHENJian，FANGuan

3、g-hui，KUOYong—hong(SchoolofTelecommunicationsEngineering，XidianUniversity，Xian710071，China)Abstract：Inordertodiversityproblemoftwo—hopcompleteDecode—and—Forward(DF)relaytransmissionintime—varyingchannels，ahierarchicaloptimizationmodelisproposed．ThismodelisbasedonNashbargainingfairnesscri

4、terion，anditcombinestransmissionmodeselection，subcarrierpairing，channelassignmentandpowerallocation．TakingtheadvantageofLagrangeDuality，theproposedmodelreducesthealgorithmcomplexity，improvesthesystemutilityandenhancestheoverallthroughput．Simulationresultsshowthat，comparedwithcompleterela

5、ytransmissionmodels，directtransmissionmodelsandnon—carrier—pairingtransmissionmodels，theproposedalgorithmachievesgreatimprovementinsystemthroughputandensurestheusersraterequirementandfairnessatthesametime．Keywords：communicationtechnology；cognitiveradio；relayassisted；resourceallocation；Ia

6、grangedua1：hierarchica1optimization认知用户通过频谱感知以机会频谱接人方式实现0引言授权频谱的再次利用。然而频谱感知并非完美，认知无线电是提高频谱利用率的潜在技术。会对主用户带来较大干扰，阻碍动态频谱接入技收稿日期：2013-0222．基金项目：国家自然科学基金项目(60972072，61340033)；高等学校学科创新引智计划项目(B08038)．作者简介：陈健(1968一)，男，教授，博士生导师．研究方向：认知网络．E—mail：jianchen@mail．xidian．edu．cn·l5O0·吉林大学学报(工学版)第44卷波配对技

7、术，从而进一步提高频谱使用效率。A4：∑∑∑(+j．m)，≤子载波对用户(i，，)直传链路信噪比为：m=1i1J一1fh，Z∈r1，L]』m一m／r(N。+J)2MKKA5：∑∑∑(，J．+，)≤m一1i1，一1l．一m／r(N。+∑m)『h，Z∈r1，L]KK式中：J、．，l，D为主用户对认知用户m在子载波A6：∑，一1，V∑一1，V∈{o，1}对(i，J)上的单位功率干扰；r为信噪比冗余；MN。为加性噪声单边功率谱密度。A7：∑一1，Vi，J，∈{0，1}(7)一1由式(2)可得直传链路传输速率为：KK式中：R一∑∑，，[R+(1一P