基于直扩技术的认知无线电资源管理信道研究

采用直接序列扩频技术,构建了一种具有低功率谱密度和较强干扰能力的资源管理信道,可较好地解决认知无线电感知信息传输时延问题,实现感知信息传输的及时性、可靠性.借助干扰温度概念,分析一定区域内资源管理信道对主用户的十扰,总结出主用户干扰温度与可容纳的认知无线电终端之间的关系.     

认知MIMO系统中基于博弈论的干扰对齐算法研究

为消除用户间干扰,提高认知无线电多输入多输出（CR-MIMO）系统传输速率,给出一种基于博弈论的干扰对齐算法。该算法首先采用注水算法为主用户进行功率分配,同时设计次用户预编码使次用户信号落入主用户未分配功率的子信道。然后将次用户之间的多条干扰链路构成一个博弈群体进行求解,实现次用户之间的干扰对齐。此外,为最大化次用户传输速率,将次用户功率分配问题转换为布谷鸟鸟巢的选择问题,构造适应度函数,得到最优的功率分配方案。数值分析表明,该算法可以消除主次用户的干扰以及次用户之间的干扰,传输速率比最大信干噪比（Max-SINR）算法高2 b·s-1·Hz-2,同时,结合布谷鸟搜索算法进行功率分配后传输速率高于文献[13]。     

基于OFDM的认知无线电系统中的功率分配改进

基于正交频分复用(OFDM)的认知无线电系统中,次用户子载波功率的泄漏会对主用户产生干扰.针对这一问题,提出了一种改进的功率分配方法,即在主、次用户所在子信道间合理设置保护带条件下,采用迭代分块注水算法.仿真结果表明,改进的算法满足各主用户干扰功率上限的条件下,也使得次用户信道容量最大化.     

认知无线电网络中的参数优化问题

针对在多协作用户宽带信道情况下,认知无线电网络中当信道增益固定时,检测时间、功率以及带宽分配等参数的优化问题,提出了各参数的联合优化算法.以信道容量为目标函数,给出了最优的资源分配算法.结果表明,该算法能够实现频谱接入并且极大地提高了次用户系统的总信道容量,且资源分配与主用户占用的概率、峰值发射功率和干扰约束等因素有关.在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,接收信号的信噪比越高,次用户系统的总信道容量越大.     

认知网络中继位置和功率分配的研究

针对多组多播的认知无线电网络,提出了一种基于组间协作的多播组配对信息传输机制.在满足干扰约束和峰值功率约束的情况下,通过分析瑞丽衰落环境下放大转发(AF)和译码转发(DF)协作单中继系统的性能,将系统总速率作为优化目标,研究了该传输机制下中继位置和主用户位置对于系统的最优功率分配和系统吞吐量的影响.仿真结果表明:中继位置和主用户的位置对于系统性能起着关键的作用,最优功率分配方案取得相对于等功率分配方案更优的性能,采用最优功率分配时,不管是AF还是DF,当中继位于基站和目的节点连线的中点且靠近认知用户时,系统性能最优.     

基于OFDM的认知无线电系统中功率分配算法

针对基于正交频分复用(OFDM)的认知无线电系统中,子载波功率分配的最优化算法中出现的迭代运算繁琐、不易实现的问题,提出一种基于幂函数分布的次优化功率分配算法.该算法采用线性约束的凸优化数值运算方法,对认知用户频带内子载波的功率按照幂函数的数值特性依次分配,该算法具有运算速度快、易于实现的特点,并且有效地解决了授权用户受到认知用户频带内子载波带外泄漏功率的干扰问题.通过使用MATLAB建模仿真,结果表明,提出的算法方案在满足授权用户干扰门限的条件下,使得认知用户频带内信道容量能够达到最大化,并且在同样条件下提高了现有功率分配方案的最大传输速率.     

基于干扰比例分配机制的博弈式功率分配策略

研究了认知无线电系统中的功率分配策略,分析了基于博弈策略的最佳效用函数. 针对干扰受限条件,提出了一种适合分布式场景的,根据认知用户对主用户产生的干扰比例来限制自身最大发射功率的方法. 通过计算机仿真,考察了不同比例分配方式下的系统性能,并对仿真结果进行了比较. 仿真结果表明,各认知用户对主用户干扰比例相同的功率限制策略可使系统获得较好的性能.     

认知多源多中继协作传输中断概率

研究了存在多个主用户发射机和多个主用户接收机时,双跳多源多中继节点的协作潜伏式认知无线电网络的中断概率。基于主用户中断概率的限制,给出一种自适应功率控制策略以调节认知次用户的发射功率。在此基础上,提出采用一种基于信干噪比的"源-中继"选择方案来研究潜伏式认知无线电网络中次用户的中断平台效应。在瑞利衰落环境下,分别推导了次用户目的节点采用最大比合并和选择合并时选择协作解码转发认知网络中断概率准确的闭式表达式。推导过程中,考虑多个主用户发射机在认知次用户目的节点引起的接收信干噪比之间的相关性。结果表明,尽管在高信噪比时存在中断平台效应,但是可以通过增加次用户源节点或可获得中继的数目来有效减小中断平台效应。     

认知无线电中移动认知用户功率控制方法

传统认知无线电中的功率控制问题都是基于认知用户位置不变的情况,本文针对可移动认知用户的功率控制问题进行深入研究. 首先对不同通信场景进行分析和归一化整理,建立通用通信模型,极大的简化了干扰估计和功率控制算法;其次根据认知用户的可移动性,推导出授权用户所受干扰与认知用户移动距离和运动矢量方向的函数表达式,实现了认知用户对授权用户干扰的实时预测;根据预测结果采用最小发射功率准则实现认知用户的功率控制. 仿真结果表明,本文方法能够实时、高效的对认知用户进行功率控制,与采用固定步长的功率控制算法相比能够节约功耗20%.     

车联网CR-NOMA系统物理层安全性能分析

认知无线电—非正交多址接入（CR-NOMA）能够满足第5代移动通信系统的大规模连接,实现车联网的低时延、低功耗和广覆盖。针对协作CR-NOMA的车联网络,基于保密中断概率分析了主用户的物理层安全传输性能,并研究了次用户发射信噪比、次用户数量、保密速率以及功率分配系数对主用户保密中断概率的影响。仿真结果表明,在窃听者存在的情况下,通过增大次用户发射信噪比、选取次用户数量以及合适的目标速率能够降低主用户的保密中断概率,从而提升主用户系统的物理层安全性能。     

基于无速率编码的认知无线电系统能量分配算法

针对目前广泛应用的认知无线电技术,研究最大化认知系统能量利用率的问题.全局计入信道特性和系统本身特性对能量利用率的影响,利用无速率编码对网络动态环境的自适应能力以对抗主用户不可预知的出现,研究基于无速率编码的多信道认知无线电系统的能量分配算法.通过引入周期频谱感知模型,提出的能量分配算法根据信道和系统特性分配从用户的感知能量和传输能量,利用系统门限约束干扰概率以保护主用户通信.仿真结果表明,对应不同的信道或系统特性,提出的算法均能够显著降低能耗,提高能量利用率.     

认知无线电网络中具有中断概率约束的波束成形

研究了在认知无线电（CR）网络中发送端波束成形的算法设计. 为了保证服务质量,建立了以CR用户的中断概率和主用户的中断概率为约束条件,最小化CR网络发送端功率的数学优化问题. 仿真结果表明,在发送端已知信道协方差误差分布的情况下,所提算法可有效控制各CR用户的发射功率,提高CR网络性能和降低对授权用户的干扰.     

认知Ad Hoc网络多小区资源分配方案

在授权多小区频谱资源复用场景下,基于分级信道接入模型提出了一种认知Ad Hoc网络资源分配方案．授权小区将频谱资源进行区间复用,认知系统根据区域复用的不同划分可用频段,并在不同频段采取不同的接入方式;联合考虑链路传输需求及授权用户干扰保障设计传输效益因子,根据传输效益因子分配可用信道,运用拉格朗日对偶理论实现功率分配,并基于令牌环结构实现Ad Hoc链路局部信息交互．仿真表明,所提算法相对非复用认知场景系统容量可在相同指标下提升2%．     

基于AF中继的OFDM认知系统的 功率分配和子载波配对算法

建立基于放大转发(AF)中继的正交频分复用（OFDM）的认知无线电系统模型,并推导出该系统中在对从用户的源节点和中继节点的总功率限制和对主用户的干扰限制条件下的联合最优功率分配和子载波配对算法.采用拉格朗日对偶分解法和次梯度法推导出最优功率分配算法,并将基于Hopcroft-Karp算法的子载波配对方法融合到功率分配的过程中,得到联合最优算法.根据系统总功率和干扰限制的特点,提出一种低复杂度的次优功率预分配算法.分别对最优功率分配算法和次优功率分配算法、Hopcroft-Karp子载波配对算法和源节点、中继节点采用相同子载波传输的固定子载波配对算法进行仿真比较.结果表明：采用功率分配和子载波配对的联合优化技术能够大大提高系统的频谱效率,具有一定的可行性.     

Multi-criteria user selection scheme for learning-based multiuser MIMO cognitive radio networks

For multiuser multiple-input-multiple-output (MIMO) cognitive radio (CR) networks a four-stage transmiision structure is proposed. In learning stage, the learning-based algorithm with low overhead and high flexibility is exploited to estimate the channel state information (CSI) between primary (PR) terminals and CR terminals. By using channel training in the second stage of CR frame, the channels between CR terminals can be achieved. In the third stage, a multi-criteria user selection scheme is proposed to choose the best user set for service. In data transmission stage, the total capacity maximization problem is solved with the interference constraint of PR terminals. Finally, simulation results show that the multi-criteria user selection scheme, which has the ability of changing the weights of criterions, is more flexible than the other three traditional schemes and achieves a tradeoff between user fairness and system performance.     

能量采集衬底式认知协作中继网络安全中断概率分析

能量受限协作中继网络频谱利用率低,生存周期短,无线信道开放性所带来的物理层安全受到威胁,对此,将功率信标辅助射频能量采集技术、认知无线电技术和协作中继网络相结合,构建了一种新的中继节点分散布置的能量收集2跳认知协作中继网络;引入单窃听节点对第2跳传输进行窃听,并结合主动和被动窃听方式提出了最优中继选择和次优中继选择方式,推导了2种中继选择方式下次网络安全中断概率闭合式.数值计算和仿真结果表明,主接收节点和中继数目、中继和窃听节点位置设置、能量采集比例、能量转换效率以及信道容量和安全容量阈值都会对次网络安全中断性能产生显著影响.最优中继选择方式下的次网络安全中断性能明显优于次优中继选择方式.功率信标信号功率或干扰约束的增大使得次网络安全中断概率降低,并趋于饱和.     

基于直传和全双工中继的CR-NOMA系统中断性能分析及功率分配研究

非正交多址接入(NOMA)是5G网络的关键候选技术之一,与认知无线电(CR)技术相结合形成的CR-NOMA系统,能够实现更高的频谱效率、更大的吞吐量和更低的传输延迟。本文将协调直传和中继传输(CDRT)技术引入CR-NOMA系统,其中CDRT表示次级源(SS)直接与近端用户通信,而仅通过中继与远端用户通信。在非理想串行干扰消除(SIC)和全双工(FD)中继情况下,推导了NOMA用户中断概率(OP)的精确闭式表达,并获得了在干扰温度限制(ITC)或者SS发射功率趋近于无穷时,用户OP的渐近表达式。此外,基于用户公平性和OP性能,提出用户功率分配因子优化算法。蒙特卡洛仿真验证了理论分析与实验结果的一致性。经过所提算法优化后,用户之间的公平性增加,系统总速率明显增大。