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基于共存式频谱共享的译码转发认知中继网络的中断性能

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清华大学学报（自然科学版） 2013年第7期53卷 936-939页

作者：洪浩朱锐周春晖王京清华大学电子工程系微波与数字通信国家重点实验室信息科学技术国家实验室北京100084

在共存式频谱共享的认知中继网络中,认知用户(次用户/非授权用户)的发送功率严格受限,使次用户的服务质量(QoS)无法得到保证。中断概率是衡量次用户性能的重要参数。该文分析了在接收端信噪比非独立的情况下采用"选择-最优中继译码转发... 详细信息

在共存式频谱共享的认知中继网络中,认知用户(次用户/非授权用户)的发送功率严格受限,使次用户的服务质量(QoS)无法得到保证。中断概率是衡量次用户性能的重要参数。该文分析了在接收端信噪比非独立的情况下采用"选择-最优中继译码转发"协议的多中继认知无线网络的中断概率,分别得到了广播阶段和中继阶段的中断概率的表达式,并推导了在授权用户(主用户)干扰受限的情况下中断概率的近似解。通过Monte Carlo仿真,验证了该理论分析。

关键词：认知中继中断概率中继选择功率受限

解码转发全双工能量收集最大的多认知中继网络能效谱效权衡

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计算机应用 2024年第4期44卷 1202-1208页

作者：毛志鹏仇润鹤东华大学信息科学与技术学院上海201620 数字化纺织服装技术教育部工程研究中心上海201620

在无线携能(SWIPT)支持下的全双工多认知中继网络中,为使能效谱效最大,选择能量收集最大的中继进行解码转发,以此形成一个能效谱效权衡最优化问题,采用变量变换和凹凸过程优化方法将该问题转换为凸优化问题。当权衡因子为0时,该优化问... 详细信息

在无线携能(SWIPT)支持下的全双工多认知中继网络中,为使能效谱效最大,选择能量收集最大的中继进行解码转发,以此形成一个能效谱效权衡最优化问题,采用变量变换和凹凸过程优化方法将该问题转换为凸优化问题。当权衡因子为0时,该优化问题等价于使谱效(SE)最大的优化问题;当权衡因子为1时,该优化问题等价于使系统消耗的能量最小问题。为求解该优化问题,提出一种可以直接得到使能效(EE)最大的权衡因子的改进算法,通过联合源节点发射功率和功率分割因子进行优化。所提算法分为两步:首先固定功率分割因子,得到使EE最优的源节点发射功率和权衡因子;其次,固定最优的源节点发射功率,利用能效谱效与功率分割因子之间的关系,求得最优的功率分割因子。仿真实验结果表明,相较于剩余其他中继组成的网络,能量收集最大的中继网络在EE和SE上都更优。在能效谱效方面,与只优化发射功率的方法相比,所提算法的EE提高了63%以上,SE提高了30%以上;所提算法EE和SE与穷举法相差不大,同时算法收敛较快。

关键词：全双工认知中继能量收集能效谱效权衡因子

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非线性价格的认知中继网络功率控制方法研究

重庆邮电大学学报（自然科学版） 2012年第1期24卷 8-13页

作者：蒋青杨克利刘彰茂重庆邮电大学移动通信技术重点实验室重庆400065

当认知中继网络被应用于语音通信时,要求最大化网络吞吐量的同时使功率消耗较小。分析研究了认知中继网络的通信特点,提出一种基于非线性价格成本函数的认知中继网络功率控制博弈模型,其纳什均衡解直接决定于信道参数和价格系数,该功率... 详细信息

当认知中继网络被应用于语音通信时,要求最大化网络吞吐量的同时使功率消耗较小。分析研究了认知中继网络的通信特点,提出一种基于非线性价格成本函数的认知中继网络功率控制博弈模型,其纳什均衡解直接决定于信道参数和价格系数,该功率控制方法更符合网络的特点,减少了网络的功率消耗,提高了能量效率,同时降低了功控实现的复杂度。通过分析比较其他两种价格系数的情况,最后仿真结果验证了该功率控制方法能达到较好的通信性能。

关键词：认知中继超模博弈价格纳什均衡功率控制

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基于博弈论的最优认知中继网络功率控制

重庆邮电大学学报（自然科学版） 2011年第2期23卷 150-154页

作者：蒋青杨克利唐伦重庆邮电大学移动通信技术重点实验室重庆400065

认知中继网络在不影响主用户的正常通信情况下使用授权频谱,其功率控制方法也有自身的特点。用博弈论的方法建立认知中继模型,求出最大化效用的阶段发射功率解,通过对其纳什均衡、帕累托最优和全局最优的分析,发现用实际纳什均衡解作为... 详细信息

认知中继网络在不影响主用户的正常通信情况下使用授权频谱,其功率控制方法也有自身的特点。用博弈论的方法建立认知中继模型,求出最大化效用的阶段发射功率解,通过对其纳什均衡、帕累托最优和全局最优的分析,发现用实际纳什均衡解作为发射功率效用最优,而这是由发射功率的非同时性所决定的。仿真验证了把实际纳什均衡解作为发射功率值时效用最优。

关键词：认知中继超模博弈纳什均衡帕累托最优功率控制

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全双工认知中继系统功率分配方法研究

全双工认知中继系统功率分配方法研究

作者：石宇电子科技大学

学位级别：硕士

认知无线电技术作为提高频谱资源利用率的有效手段近年来得到了广泛地关注和研究。在认知系统中,认知用户能够利用合法授权主用户的频谱资源进行通信,前提是其发射功率不能过高进而影响到主用户的通信质量,这一使用前提使得认知网络中... 详细信息

认知无线电技术作为提高频谱资源利用率的有效手段近年来得到了广泛地关注和研究。在认知系统中,认知用户能够利用合法授权主用户的频谱资源进行通信,前提是其发射功率不能过高进而影响到主用户的通信质量,这一使用前提使得认知网络中发射节点的功率很受限制,造成其信号的覆盖范围较小,特别是长距离通信会变得很困难,系统通信速率较低,限制了频谱利用率的提升空间。而中继技术作为提高信号覆盖、提升系统容量、和抗击衰落的有效手段被深入研究,因此中继技术与认知无线电结合进一步提升频谱效率就成为了研究的热点。现有的大量关于认知中继系统的研究都是集中在半双工认知中继系统上面,然而关于中继的研究表明,全双工中继相对半双工中继因其全双工增益特性可能提供更好的系统性能,因此为更进一步提高频谱利用率考虑,本文对全双工认知中继系统进行的研究就变得很有必要。文中首先在第一章对频谱资源日益紧张的状况和认知无线电作为提高频谱利用率有效手段的基本原理分别进行了介绍,并对认知中继的研究现状做了详细描述。第二章针对半双工认知中继系统可能有一个时隙会产生浪费这一问题,为充分利用时隙资源,本章研究了一个既含有直接链路又含有中继辅助链路的认知中继系统,并分别从瞬时干扰信道和统计干扰信道两个角度分析了该认知中继系统的功率优化问题,分别得到了在这两种情况下的最优功率分配方法。第三章介绍分析了全双工DF(Decode-and-Forward)认知中继系统的功率分配及中断概率。在瞬时干扰信道下,提出了一种基于无协作情况的干扰平均分配的功率分配方法,并得到了该方法下的中断概率表达式;然后分析了有协作下认知系统的最优功率分配问题,得到了最优的功率分配方法,并从噪声主导和干扰主导两个角度分析了最优功率分配下认知系统的中断概率。另外,从更实际的角度出发,文中分析了在主用户中断概率限制下的最优功率分配问题,由于问题直接解决十分困难,文中分别分析了其在噪声主导和干扰主导下的功率分配方法。由于第三章中关于全双工DF认知中继系统得到的结果不能简单的直接套用到全双工AF(Amplify-and-Forward)认知中继系统中,且全双工AF认知中继相较全双工DF认知中继更为简单实用,所以第四章研究了全双工AF认知中继系统的功率分配问题。本章基于实际的干扰信道获取情况从三个方面对全双工AF认知中继系统的功率分配问题进行了研究,即瞬时干扰信道下、统计干扰信道下、和未知干扰信道下,分别得到了闭合的最优功率分配表达式、一种迭代搜索的功率分配方法、和一种基于感知的迭代搜索方法。第五章对全文进行了总结,并指出以后可行的研究方向。

关键词：认知中继功率分配全双工认知容量中断概率

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非理想信道信息下认知中继系统中断概率研究

无线通信技术 2011年第2期20卷 16-21页

作者：王琦陈前斌唐伦重庆邮电大学移动通信技术重点实验室重庆400065

本文针对存在信道估计误差的情况,分析了非理想信道状态信息下认知中继系统的性能。建立了非理想信道状态信息下认知中继系统的数学模型,推导出了非理想信道状态信息下认知中继系统中断概率的表达式。理论分析表明在非理想信道状态信息... 详细信息

本文针对存在信道估计误差的情况,分析了非理想信道状态信息下认知中继系统的性能。建立了非理想信道状态信息下认知中继系统的数学模型,推导出了非理想信道状态信息下认知中继系统中断概率的表达式。理论分析表明在非理想信道状态信息下认知中继系统的性能较理想状态有所下降,但更符合实际情况。同时数值仿真结果验证了理论分析的正确性。

关键词：认知中继中断概率信道估计误差

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认知无线网络中资源分配优化算法研究

认知无线网络中资源分配优化算法研究

作者：张萧萧电子科技大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的快速发展和无线业务的迅猛增长,使得不可再生的频谱资源变得越来越稀缺。然而,研究表明,频谱的稀缺并不是因为其物理上的缺乏,而是由于固定的频谱分配策略使得很大部分被分配的频谱并未被完全利用。在这种形势下,认... 详细信息

随着无线通信技术的快速发展和无线业务的迅猛增长,使得不可再生的频谱资源变得越来越稀缺。然而,研究表明,频谱的稀缺并不是因为其物理上的缺乏,而是由于固定的频谱分配策略使得很大部分被分配的频谱并未被完全利用。在这种形势下,认知无线电技术作为一种提高频谱利用率的技术应用而生。在认知无线电系统中影响系统性能的一项重要技术就是资源管理与分配,特别是感知用户分配和功率分配,近年来受到很多的关注。本论文针对认知无线网络中的资源分配优化算法进行了研究。另一方面,由于认知无线网络通过结合协同中继技术,能够获得更高的频谱利用率。因此,我们对认知中继网络中的性能进行了分析。本论文具体研究内容主要分为以下三个部分:(1)研究了认知无线网络中多信道协同频谱感知的优化问题。为了最大化网络平均吞吐量,针对瑞利环境下,规划了一个多信道协同频谱感知最优化问题。通过所提算法,解决了如下三个关键问题:1)感知用户的分配问题;2)最佳感知时间的设置问题;3)最佳感知门限的设置问题。由于所提算法是一个针对资源分配的算法,为了验证算法的有效性和适用性,将所算法应用到OFDM系统资源分配中。针对OFDM系统中子载波功率分配,提出算法能够有效地应用其中,并且通过仿真验证了算法的有效性。(2)研究了认知无线网络中多信道协同频谱感知和功率分配的联合优化问题。我们考虑了在认知无线网络总传输功率和总干扰功率限定下,联合感知用户的选择,感知时间和功率分配问题来最大化网络平均吞吐量。通过所提算法,解决如下几个问题:1)感知用户的分配问题;2)感知时间和感知门限的设置问题;3)传输用户的选择问题;4)功率分配问题。通过仿真证明,通过将协同频谱感知与功率分配联合起来优化能够进一步提高网络性能。(3)研究了基于放大前向的认知中继网络性能。在考虑源节点和中继节点传输功率和干扰功率限定下,推导出了认知中继网络中断概率近似表达式。通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性,并且对于误差进行了分析与解释。

关键词：认知无线电资源分配协同频谱感知功率分配认知中继中断概率

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优化的最佳中继协作频谱感知

信号处理 2015年第7期31卷 843-848页

作者：李美玲太原科技大学电子信息工程学院太原030024

在基于中继的协作频谱感知中,通过引入认知中继可有效提高协作频谱感知性能。为了节约系统开销,本文在前期取得研究成果的基础上,提出了一种基于删余的最佳中继协作频谱感知方案,只有当次用户检测到主用户信号且目标次用户的报告信道衰... 详细信息

在基于中继的协作频谱感知中,通过引入认知中继可有效提高协作频谱感知性能。为了节约系统开销,本文在前期取得研究成果的基础上,提出了一种基于删余的最佳中继协作频谱感知方案,只有当次用户检测到主用户信号且目标次用户的报告信道衰落严重时,才申请认知中继的协作传输;分别从检测性能和次系统可获得的容量角度对所提方案下的协作频谱感知性能进行了分析。分析和仿真结果表明,所提方案可以有效提高检测性能,当确保主用户受到足够保护时,利用所提方案可以获得更高的次系统容量。

关键词：协作频谱感知认知中继检测性能次系统容量

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先进无线通信系统中干扰对齐关键技术研究

先进无线通信系统中干扰对齐关键技术研究

作者：树玉泉北京邮电大学

学位级别：硕士

随着未来无线通信的发展,干扰问题对系统整体容量的制约越来越明显,因而干扰管理也得到了越来越多的关注。然而传统的干扰管理方法不能有效地解决这个问题,而干扰对齐以其独特的优势脱颖而出。越来越多的研究结果表明,干扰对齐技术是一... 详细信息

随着未来无线通信的发展,干扰问题对系统整体容量的制约越来越明显,因而干扰管理也得到了越来越多的关注。然而传统的干扰管理方法不能有效地解决这个问题,而干扰对齐以其独特的优势脱颖而出。越来越多的研究结果表明,干扰对齐技术是一种行而有效的干扰管理技术,它可以很大限度地提升系统的自由度。新型中继系统有快速高效的信息处理能力,是未来无线通信系统的关键组成部分。本文详细研究了认知中继系统中干扰对齐技术的应用。通过使用干扰对齐技术,认知中继协助的3用户干扰系统能够达到2M的自由度,M为每个节点配备的天线数。这和普通3用户所能达到的3M/2自由度相比是一个很大的提升。本文为了进一步提升系统速率,在满足干扰对齐条件的基础上对预编码矩阵进行了优化处理。同时为了优化系统能效,给出了进一步的功率分配方案。仿真结果表明本文的方案可以提升系统的总吞吐和能效。多小区蜂窝系统中,小区边缘用户接收到的信号较弱,受相邻小区的干扰最为严重。本文针对这一情况,提出了一种中继协助的干扰对齐方案。中继节点的存在增强了小区边缘的通信质量,并且结合干扰对齐技术成功的消除了小区间干扰。本文利用中继节点来获取全局信道信息,并且主要依靠设计中继的预编码矩阵来实现干扰对齐,减轻了基站的负荷。本文还给出了一种比较快捷的中继解码方案,同时考虑了优化系统的预编码矩阵来进一步提升系统速率。

关键词：干扰对齐认知中继系统容量自由度多小区系统