基于认知无线电网络的协作功率和频谱分配研究

认知无线电技术通过提高频谱的复用潜力,解决了当前频谱资源紧缺问题.本文研究了在认知无线网络环境中,次用户帮助主用户转发数据的协作场景,提出了基于放大转发的协作功率及频谱资源分配最优化策略.仿真结果表明,论文提出的方案能够提高次用户的传输机会,并且可以降低主用户的中断概率.     

基于能量收集的认知无线电资源分配研究

本文将能量收集及协作中继技术引入到认知无线电网络中,研究次用户作为中继节点帮助主用户转发数据的协作认知场景,提出了一种基于解码转发模式下的最优能量收集时间及功率分配策略.仿真结果表明:和直接传输相比,不仅降低了主用户的中断概率,增大了次用户的传输速率,而且节省了网络传输能量,延长了网络的寿命周期.     

认知无线电系统的动态双门限协作能量检测算法

认知无线电系统中,认知用户间协作检测有利于提高频谱检测的准确性。基于OR(或)协作方式和多门限能量检测算法,提出了一种动态双门限协作能量检测算法,并根据认知用户接收到的主用户信噪比确定检测门限。理论分析和仿真结果表明,该算法可以有效提高频谱检测概率,降低系统漏检概率。     

基于主用户行为的多天线频谱共享

本文考虑认知无线电系统中主用户的行为的变化,提出基于主用户行为的多天线频谱共享方案,并针对频谱共享的覆盖和平铺两种不同的接入方式,分别提出系统频谱共享优化算法。通过仿真,结果表明新的频谱共享优化算法在保护主用户的前提下提高了认知无线电系统性能。     

异构无线网络中基于多用户分集的协作频谱感知算法

研究了协作通信与认知无线电的结合,针对TD-SCDMA系统和WiMAX系统组成的异构无线网络,提出了一种基于多用户分集的协作频谱感知机制.根据该算法,WiMAX用户被分成若干个簇,选择每个簇内瞬时信道条件最好的WiMAX用户协作检测频谱,并利用软硬结合的判决手段,既保证检测性能,又不增加复杂度.分析和仿真表明,该算法一方面保证了频谱检测的可靠性,降低了虚警概率,另一方面减少了通信开销,提高了判决消息传输的可靠性,达到了提升频谱利用率的目的.     

基于公共DF中继的认知无线电中继选择和功率分配

为提高认知无线电网络中主用户和次用户的通信质量,并可简单有效地利用中继节点来控制主用户和次用户之间的相互干扰,提出了一种基于公共中继的最佳中继选择和功率分配方案.首先,在认知无线电网络中建立了基于公共DF中继的无线通信模型;然后,根据无线通信理论推导出要优化的目标函数;最后,在保证主用户中断概率低于目标值的前提下,利用凸优化理论得出了模型中的最佳中继选择和功率分配方案.仿真实验结果表明,与常见的直接传输方案和功率平均分配的中继方案相比,本文提出的中继选择和功率分配方案提高了次用户的通信距离和速率,并且降低了主用户的中断概率,为更好地解决认知无线电网络中主用户和次用户的相互干扰问题提供了新的思路.     

认知网络中基于演化博弈的频谱感知技术

随着经济与科技的发展,频谱感知技术成为无线电网络的核心技术之一。本文提出了一种基于演化博弈来认知网络的频谱感知新办法,可以对次级用户的吞吐量和传输时间进行分析,建立感知协作的博弈模型并且探讨它的动态演化过程特征。在次级用户吞吐量最大的标准下,得到对应的均衡解答。在这基础上选出一种适应次级用户的分布式算法,通过预设门限和观测向量的比较,用户可以根据本地的感知来对可靠性做出判断,再决定是否向原始站发送结果,理论探索和仿真的结果证明,这种基于演化博弈的频谱感知技术可以在保证性能的情况下,提高次级用户的吞吐量,提高感知的能效,减少协作通信的开支。本文就认知网络中基于演化博弈的频谱感知技术作一定的说明。     

认知网络能效性协作功率分配算法

当前认知无线电(cognitive radio,CR)协作策略的目的主要是为了提高认知系统的容量、中断概率或带宽利用率,而对于能量有限认知网络,如传感器网络,协作传输减少传输能量消耗和延长网络生命周期才是最关键的问题.协作提高CR系统能效性策略和现在的研究相比,中继节点选择及功率分配有所不同.本文提出了一种基于共存式频谱共享情况下的CR协作功率分配策略,目的是最小化CR系统的能量消耗.     

认知无线电系统中的两判决门限能量检测算法

基于传统单门限能量检测算法,提出了一种适用于认知无线电系统的两门限能量检测算法.在算法分析中定义了两个性能指标,即认知用户和主用户间的碰撞概率以及限制认知用户对频谱使用的限占概率.理论分析与仿真结果表明,与传统单门限能量检测算法相比较,两门限能量检测算法降低了认知用户和主用户间的碰撞概率,同时也引起限占概率的增加,即该算法能够在牺牲部分频谱效率的条件下,明显降低认知用户对主用户的干扰,保证了主用户使用频谱的优先权.     

适合于HC-MAC协议的感知信道动态预留算法

针对基于HC-MAC协议的认知无线电系统提出了一种感知信道动态预留算法,以解决系统用户较多时可用频谱不能被充分利用的问题.该算法通过在感知开始前为认知用户预留一些信道,使得认知用户可以同时感知信道,从而减少了认知用户等待感知可用信道的时间,提高了频谱利用率.为了使该算法更具实用性,根据实时类业务和尽力服务类业务两类常见...     

OFDM技术在认知水声通信系统中的应用

随着对水下通信速率要求的提高和水下通信用户的增加,实现高速水声通信和对水下频谱资源的有效共享成为了水声通信的研究热点.认知水声通信系统为解决频谱资源共享提出了新的思路,而OFDM技术又具有频谱利用率高、通信速率快、频率选择灵活等优越性能.在阐述两种技术各自优势的基础上,指出了OFDM技术应用于认知水声通信系统的可行性,提出了一种基于OFDM技术的认知水声通信系统的设计方案,并给出了系统框图及仿真结果,验证了基于OFDM技术的认知水声通信系统的可行性和有效性.     

一种多源协作网络中轮询节点选择算法

针对放大转发(AF)的多源多中继两跳协作通信网络模型,提出了一种基于轮询分组调度算法的节点选择与用户调度策略.与之前所提出的中继选择选择算法相比,所提出的中继节点轮询分组调度算法,不需要额外的信令开销,复杂度低,并保证中继间的负载均衡.此外,为保证用户传输的公平性,提出一种结合多用户分集的轮询分组调度算法.最后在已选择的中继节点和所调度的源节点用户中引入分布式空时编码.仿真结果表明,该节点选择和用户调度算法能保证所有节点使用的公平性,并且结合分布式空时编码之后,可以提高频谱利用率,从而提高了系统性能.     

主用户链路深度衰落下的认知网络中继

针对主用户链路经历深度衰落而发生通信中断的问题,提出了一种认知网络对主用户进行"透明"中继的方案。在不改变主用户通信协议的前提下,该方案首先感知主用户的状态,以判断其是否需要中继服务。当主用户通信发生中断时,认知网络利用从用户的能量检测器选出一个最优的节点解码转发主用户信号。从中断概率角度证明了这种最优单节点中继具有与多节点中继相同的空间分集作用,能够提高主用户平均传输效率,有较大的中继信道容量。通过仿真分析,验证了其分集效果和传输效率的提升。     

浅析基于代价机制的频谱接入方法

认知无线电(Cognitive Radio,CR)是一种潮流的智能无线通信技术,它通过一定频谱感知、一定的功率控制和频谱管理、频谱切换、频谱共享等技术,能够实现在对授权用户正常通信造成不影响的前提下,伺机的接入合法用户频段,实现频谱动态接入。MATLAB仿真结果表明基于代价函数的动态频谱接入方法具有可行性,在满足一定条件时能够使次用户在共享授权用户频谱时候达到利益最大化即纳什均衡,并得到次用户能共享到的频谱和获得的收益与自身的信噪比成正相关。     

基于卡方检验的多天线认知无线网络协作频谱感知算法

研究了基于分集的多天线认知无线网络的频谱感知技术。针对天线独立性会导致已有的基于协方差矩阵的协作频谱感知算法性能急剧下降甚至失效的问题,提出了一种基于卡方拟合优度检验的多天线协作频谱感知算法。该算法将频谱感知问题转化为一个多项分布检验的问题,然后利用卡方拟合优度检验判决频谱是否空闲,从而实现频谱感知。理论分析和仿真表明,该算法的性能不受天线相关性以及噪声不确定度的影响。     

互补随机子梯度分布式认知无线电功率分配

频谱作为一种有限资源,随着无线通信服务和器件的日益增多,频段越来越稀缺,认知无线电是有效提高频谱利用率的解决方法之一.认知用户利用授权系统的固有反馈信息,合理设置认知用户的发射功率,两个通信系统能够同时工作,提高了频谱效率,并控制对授权用户造成的干扰.在不需要主动合作的前提下,该文提出了适合认知无线网络的互补随机子梯度分布式功率控制算法(CSDPC),分析了该分布算法的收敛特性,采用互补式的搜索方式,获得了提高收敛速度的有效途径.仿真结果表明,该算法和相关文献比较,收敛时间不到类似算法运算时间的1/10,增强了系统的灵活性,提高了通信容量.     

放大转发协作传输系统的中断概率性能分析

研究了基于放大转发(AF)的协作传输系统的中断概率性能.考虑了源节点到目的节点的直通链路,建立了适用于中继随机分布的非对称和对称信道下协作传输系统的数学模型,给出了协作传输系统节点信道和位置多种状况下接收端的瞬时信噪比的概率密度函数表达式,针对不同的状况给出了系统中断概率的精确表达式,并对于各中继信道具有不同信道状态参数的情形,提出了系统中断概率的一种近似表达式.     

5G通信中基于混合波束成型的多用户MIMO调度算法研究

大规模多输入多输出(MIMO)技术是5G通信的核心技术之一,信号多入多出可以有效提高通信传输中的频谱效率与用户的通信质量。本文从用户下行信道与通信向量函数2个维度阐述了信道有效传输原理,并基于此设计了一种毫米波MIMO混合波束成型模型。文章分析了毫米波混合波束成型模型设计原理、实现步骤及算法复杂度情况,并利用混合波束成型模型设计了多用户MIMO调度的具体实现方法;基于模型确定出双向交替优化MIMO系统的发射端和接收端子阵列的天线加权矢量,给出数字模拟混合波束成型的算法方案,最终实现多用户MIMO的均衡调度。仿真结果表明,所提出的调度算法具有收敛速度快、计算复杂度低、基带传输效率高等优势。     

支持认知网络带宽共享的混合网络干扰对齐系统

本文提出一种混合网络干扰对齐消除系统,可支持认知无线网络共享带宽,给出了混合网络干扰对齐消除系统的编码向量和解码向量确定算法。所提出的混合网络干扰对齐消除系统的主用户和认知用户接收机无需联合解码,共享带宽时的认知用户可通过本文算法消除,仿真结果验证了本文提出的系统和算法的有效性。     

基于改进的量子遗传算法的认知无线网络频谱分配方法

为了提高认知无线网络频谱分配的效果,根据认知无线网络的特性,提出了基于改进的量子遗传算法(IQGA)的认知无线网络频谱分配方法。该方法利用混沌搜索初始化种群染色体编码,在迭代过程中采用动态调整量子旋转角度更新染色体,并通过变异阈值对染色体进行选择性变异,最终将频谱分配的分配矩阵和基于混沌搜索的量子遗传算法的可行解相对应,以提高网络系统的平均效益为目标函数,实现空闲信道的合理分配。仿真结果表明,基于IQGA的认知无线网络频谱分配方法具有更快的收敛速度和更好的寻优性能,能有效地提高网络系统的整体效益。