认知选择协同分集任意信噪比中断概率的分析

选择中继已被证明是一种有效和实用的协作分集方法.但是,现有的分析主要集中在渐进高信噪比(SNR)区域,因此,研究认知选择协同分集系统任意信噪比的中断概率具有现实意义.推导了瑞利衰落信道选择中继协议的中断概率解析式,并进行了仿真.仿真结果表明,选择中继协议在任意信噪比情况下,增加中继节点可降低中断概率,而解码中继协议(DF)在低、中信噪比情况下不一定降低中断概率;同时,选择中继协议的中断性能和分集增益随频谱空穴检测能力的提高而增强.     

时间空间联合频谱检测认知协作分集系统的中断概率分析

无线网络中利用协作分集技术可显著提高传输性能。认知无线网络中采用时间空间联合频谱检测能更充分地利用主用户的空闲频谱空洞。本文对采用时间空间联合频谱检测的认知协作分集系统的中断概率性能进行分析,给出采用选择解码转发中继协议时在瑞利衰落信道下的准确中断概率闭合式。分析和仿真结果表明:采用时间空间联合频谱检测的系统的中断概率性能优于单独时间频谱检测和单独空间频谱检测的系统,而协作分集技术的引入也明显改善了认知用户的传输性能。中断概率的理论结果对于衡量和评估认知网络的频谱检测方案、协作传输方案的性能有重要的理论和实用价值。      

一种基于认知无线电的动态频谱接入MAC方案

在传统的无线通信系统中,频谱的分配是固定的。但是由于通信过程的突发性,这些频谱的使用率很低。另一方面,随着无线通信和多媒体的高速发展和广泛应用,无线频谱资源日趋紧张。如何提高频谱利用率已经成为迫切需要解决的问题。一种可行的思路是把这些授权频谱向未授权用户开放,未授权用户采用动态频谱接入技术,在不对授权用户造成干扰的前提下使用频谱。本文以认知无线电技术(Cognitive Radio,CR)为基础,提出了一种基于CR的动态频谱接入MAC方案(CR-Ad Hoc-MAC)。该方案允许未授权用户自适应地选取可用带宽,实现了动态频谱接入,有效地提高了频谱利用率。     

一种改进的基于网络路径选择的协同分集方法

天线协同视为用来形成虚拟天线阵列,从而能在慢衰落无线环境中显著提高分集增益的一种新方法.然而,已经提出的解决方案中大部分都需要分布式空时编码,这就带来实现复杂度太高的问题.A.Bletsas提出了一种新颖的方法,能够解决以上问题,并能提供等于候选节点数的分集阶.该方法需要在多个候选节点中选择一个最佳节点,但最佳节点选择冲突概率较大,在此基础上引入了CSMA协议,仿真结果表明该改进使冲突概率降低了两个数量级,大大提高了通信可靠性.理论分析表明我们提出的改进方法也能达到与不发生冲突时相同的分集增益.     

认知频谱共享系统最大比例合并分集的性能分析

研究了一个认知频谱共享系统,该系统是由一个次用户发射机、一个次用户接收机和一对主用户发射机和接收机组成,次用户接收机利用最大比合并策略提高系统性能。首先分析了来自主用户发射机的干扰对频谱共享系统中断概率的影响。经过一些运算得到了中断概率确切的封闭表达式,为评价系统关键参数的联合作用提供了有效手段,如次用户接收机天线的数目、次用户最大的发射功率、干扰温度限制以及主用户发射功率等。另外,还对系统中断概率的渐近性能进行了研究,揭示了次用户系统中断概率具有饱和现象。最后,分析了该系统分集复用增益。仿真结果表明,该中断概率确切封闭表达式与Monte Carlo仿真结果非常吻合,干扰温度约束和主用户的干扰对中断概率具有显著的不利影响,增加次用户接收机的天线数目可提高系统性能。     

动态自适应频谱的接入策略研究

认知无线电技术利用非授权频谱资源进行业务传输,缓和了目前通信业务飞速发展与频谱资源稀缺的矛盾。动态频谱接入技术通过感知频带,使认知用户能够伺机接入未被主用户占用的频谱空洞。但是在接入过程中,特别是在多个认知用户竞争接入相同的可用频谱资源时,往往面临认知用户间的冲突和各认知用户的QoS得不到保证的问题。文章重点介绍了目前国内外在多个认知用户接入策略上的一些研究成果,并对这些成果进行分析,提出了今后需要进一步研究的方向。     

动态频谱技术接入研究

目前认知无线电技术受到了极大的关注,其中的动态频谱分配问题是不得不面对的一个问题.讨论了动态频谱接入的分类,尤其是讨论了机会式频谱接入,包括其基本组成以及各组成部分的功能,并提出了实现这些功能的过程中遇到的挑战.将对今后动态频谱接入的进一步研究起到积极的促进作用.     

认知无线电中的频谱接入技术

认知无线电是一种基于软件无线电的智能通信系统,它能够认知周围环境,并能通过一定的方法相应地改变某些工作参数来实时地适应环境,从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的.授权频段的频谱利用问题是认知无线电实现的关键技术之一.研究了授权频段的两种频谱利用方法:动态频谱接入和基于动态频谱接入模型之一的机会频谱接入.     

认知中继协同无线通信系统功率分配和混合频谱接入方案

文章首先对Underlay 认知-中继协作（cognitive radio relay cooperation, CR-RC）系统信源和中继的功率分配问题进行了研究,获得了Underlay CR-RC系统信源、中继独立功率分配(independent power allocation, IPA）和联合功率分配（joint power allocation, JPA）方案,并给出了基于IPA和JPA的CR-RC系统的中断概率和各态历经容量的封闭解析解;其次通过对Underlay CR-RC系统中断性能的比较分析,提出了高频谱效率、高能量效率的混合Interweave-Underlay CR-RC方案。在该方案中,定义了主、从用户中断概率约束,充分考虑了主、从系统的服务质量(quality of service, QoS),当即使从用户的发射功率为零,主系统的QoS仍不能满足时,从用户以最大功率发送信号,无需考虑其对主用户的影响;当由于很强的主用户干扰,使得从用户的QoS不能得到满足时,从用户不再发射信号,发信功率为零;当主、从系统的QoS能够同时满足时,以Underlay模式工作。      

基于传输中断概率的认知无线电系统性能分析

如何设计最优的频谱感知与传输框架是认知无线电技术的重要环节。考虑频谱接入过程中数据传输中断对认知网络性能影响的问题,提出了一种新的基于传输中断概率的频谱感知与传输模型,联合优化频谱感知和数据传输两个阶段,将问题建模为对主用户的干扰量约束条件下的非凸优问题,以最大化认知网络吞吐量为目标联合优化感知时间、传输速率,并通过数值计算方法对其进行求解与仿真。数值分析表明,引入传输中断概率后,在满足上述约束条件的同时,在保护主用户和认知网络吞吐量、传输时延之间有了更好的权衡。     

Opportunistic Relay Selection with Outdated CSI: Outage Probability and Diversity Analysis

In this paper, we analyze the outage probability and diversity order of opportunistic relay selection in a scenario based on decode and forward and where the available channel state information (CSI) is outdated. The study is conducted analytically by obtaining a closed-form expression for the outage probability, which is defined as the probability that the instantaneous capacity is below a target value. We derive high-SNR approximations for the outage probability. By doing so, we demonstrate that the diversity order of the system is reduced to 1 when CSI is outdated, being this behavior independent of the level of CSI accuracy. A physical explanation for this extreme loss of diversity is provided along with numerical results to support the analytical study.     

Nakagami衰落信道下多跳合作分集系统的中断率

该文在Nakagami衰落信道下研究了多跳无线网络中合作分集系统的中断性能。根据单节点和多节点中继的情况导出了合作系统再生中继时中断率的数学闭式解,并在高平均信噪比下给出了系统的分集度。理论分析和仿真研究的结果表明多跳合作系统在一定条件下可实现全路由分集,其分集度为所有路由的分集度之和,不是所有合作节点的和,但每支路由的分集度取决于该路由两跳中较小的值。     

Outage Probability Analysis of Cooperative Diversity Networks Over Weibull and Weibull-Lognormal Channels

This paper presents the analysis of outage probability for a cooperative diversity wireless network using amplify-and-forward relays over independent non-identical distributed Weibull and Weibull-lognormal fading channels for single as well as multiple relays. To reach that end, a closed-from expression for the moment-generating function of the total signal-to-noise-ratio (SNR) at the destination is derived in terms of the tabulated Meijer’s G-function. Since it is hard to determine the exact probability distribution function of the SNR, a tight lower bound approximation is proposed. Simulation results are presented that show that the outage probability lower bound tends to be tight at high SNR values thus verifying the analytical results. The results also show the potential gain of relaying on the outage probability.     

基于任一随机选择转接节点的协作分集方法及其中断概率分析

 转接节点的选择是协作通信中的一个比较重要的问题.在许多实际情况中并不是所有节点都参与转接,本文研究了在所有潜在的转接节点中任选一个节点作为转接节点的协作分集方法,推导了这种协作分集方法中断概率的上界和下界.理论计算和仿真结果表明该协作分集的 中断概率的上界基本不随潜在的转接节点的数目的增加而变化,而下界却随潜在的转接节点的数目的增加而显著降低.     

Multi-user Opportunistic Spectrum Access with Channel Impairments

In this paper, we study the impact of sensing error and channel fading on the decision process of a multiple secondary user network in a primary network whose channel occupancy states are modelled as a Bernoulli process. We present a randomized access strategy to maximize total secondary network throughput. The proposed method guarantees that the probability of collision between primary and secondary users in each channel is less than the predefined value of P_c = ξ. To find the optimal access strategy, we formulate secondary network throughput as an optimization problem. Then, using the KKT method to find the solution, we break the original problem into multiple sub-problems. Then, we employ an iterative algorithm and a sifting technique to reduce the number of sub-problems and find the final solution. The solution contains both the SUs access strategies and their detector operating points. In other words, we present a solution for the cross layer design in cognitive radio networks. At the end, we compare our results with two other heuristic strategies (1) equi-probable strategy and (2) weighted strategy and show that the proposed method outperforms them in terms of total throughput.     

网络编码机会协同中继中断概率分析

采用机会,给出了在译码转发方式下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式,通过Monte Carlo仿真,验证了理论分析的正确性。随后分析了功率分配因子与信噪比和中继节点个数在不同情形下的系统中断性能,指出了功率分配因子与系统总功率和中继节点的内在关系。仿真结果表明,在双向多中继系统中采用网络编码和机会中继时,功率分配因子取值在0.6或0.6附近时能够获得最优的系统中断性能。     

多中继协作通信系统的中断概率分析

协作分集不仅能提升数据传输速率,还可以提高数据传输的稳定性。协作通信方法使用带有一根天线的移动台,在多用户环境中可以共享其他移动用户的天线,这样可产生多根虚拟发射天线,进而得到相应的分集增益,改善移动通信系统的性能。现在通过研究发现,在多中继协作通信中,非对称信道采用放大转发方式下的中继传输,在AF重复转发和机会转发2种方式下表现出了较小的链路中断概率,系统性能得到明显的提升。     

On the SEP of Cooperative Diversity with Opportunistic Relaying

We analyze the exact symbol error probability (SEP) of cooperative diversity with opportunistic amplify-and-forward (AF) relaying. The benefit of this opportunism to the SEP is assessed by comparing with maximal ratio combining of orthogonal multiple AF relay transmissions.