基于认知OFDM系统的功率分配算法

在正交频分复用的认知无线电系统中,授权用户会受到认知用户频带内子载波带外功率泄漏的干扰。针对这一问题,提出了一种基于幂函数分布的次优化功率分配方案,通过线性约束的凸优化数值运算,有效降低了最优方案中运算的复杂度。给出了在认知用户发射功率约束条件下的信道吞吐量分析。仿真结果表明,所提出的方案在满足授权用户干扰门限约束条件下,提高了现有功率分配方案的认知用户信道吞吐量。     

基于两步决策与ε-greedy探索的增强学习频谱分配算法

在认知无线网络中,认知基站需要进行频谱管理来提升非授权用户的服务质量。基站在寻找频谱空洞分配给非授权用户的过程中,需要做出最好的选择,但极可能是局部最优解,从而造成非授权用户频繁的频谱切换和吞吐率的下降。针对此问题,本文提出基于两步决策与探索的集中式增强学习频谱分配算法。通过设计新型状态动作集,认知基站进行信道分配的两步决策,并应用探索模式,解决认知基站在增强学习过程中探索环境和利用经验进行决策的平衡问题,防止决策的局部最优,提升频谱管理的性能。仿真结果表明,该算法在提升非授权用户吞吐率以及降低频谱切换方面明显优于现有的一些频谱分配策略。     

混合保护准则下基于NC-OFDM的认知无线电系统功率分配

针对主用户采用OFDM通信体制,认知用户采用NC-OFDM通信体制,认知用户共享主用户授权频谱的工作场景,研究了认知无线电系统功率分配策略。提出依据主用户不同工作状态,采用不同的约束准则:对认知用户工作信道,引入功率泄漏干扰因子约束认知用户的发射功率,以限制对主用户工作信道的泄漏功率强度;对主用户工作信道,设置主用户速率损失上限,以确保主用户正常工作。功率分配算法以混合约束准则为基础,最大化认知无线电系统的传输速率。仿真结果表明,与干扰功率约束机制相比较,本算法能显著提升传输速率。     

认知无线电协作频谱感知机制的优化

频谱感知的目标是在尽量避免对主用户造成干扰的条件下为感知用户提供尽可能多的频谱接入机会。由于单用户频谱检测算法的局限性,协作频谱感知被提了出来。在满足对主用户干扰限度的条件下,为了使单个授权信道的频谱感知效率达到最大,引入一种新的协作频谱感知机制,联合优化包括感知时间、传输时间、参与协作的感知用户数目在内的感知参数,并通过穷尽搜索算法得到最优解。在此基础上研究了多个授权信道情况下的频谱感知效率问题,提出了一种授权信道选择分配方案。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

异构蜂窝网络中联合功率控制的终端直通通信资源分配

针对异构蜂窝网络中终端直通（D2D）用户和小蜂窝用户复用宏蜂窝用户资源产生的干扰问题,提出一种联合功率控制的资源分配方案。首先,在满足用户信号干扰噪声比（SINR）和发射功率约束条件的前提下,根据系统干扰模型推导出每个D2D用户和小蜂窝用户复用宏蜂窝用户信道资源时的最优发射功率;其次,将用户的信道选择规划成用户和信道之间的双边匹配问题,采用延迟接受（Gale-Shapley）算法得到一个稳定的匹配解;最后,以所得的匹配解为初始条件,通过交换搜索算法进一步优化分配方案。仿真结果表明,该方案的系统总容量和能量效率分别是最优解的93.62%和92.14%,与随机资源分配方案、无功率控制和交换搜索的分配方案,以及有功率控制无交换搜索的分配方案相比,系统容量平均增幅分别为48.29%、15.97%和4.8%,系统能量效率平均增幅分别为62.72%、44.48%和4.45%。该方案能够达到近似最优的系统总容量,有效提高频率利用率和能量效率。     

Joint beamforming and scheduling in the downlink of cognitive radio networks

Cognitive radio has been recently proposed as a promising technology to improve the spectrum utilization. In this paper, we consider a system where a licensed radio spectrum is shared by a primary network and a secondary network. Based on the subspace theory, a novel low-complexity algorithm for secondary user selection has been proposed. On the basis of the scheduling scheme, we jointly consider transmit beamforming, scheduling and power allocation, and subsequently present a complete set of solution for secondary network downlink. Simulation results has shown that our proposed scheme not only can limit the introduced interference at primary users within the tolerable range, but also can achieve high sum-rate throughput of secondary network, simultaneously. Furthermore, as is proved by simulation results, our scheme is very robust due to the fact that only a little tolerable performance drop is introduced when simple but nonoptimal equal power allocation is adopted.     

认知无线电网络中基于智能天线的空间频谱接入机会

认知无线电技术可以动态使用授权频段进行传输,因此如何有效利用这些频谱接入机会成为一个研究重点。本文研究在认知无线电网络中使用智能天线,使认知用户在时域上获得频谱接入能力外,还具有增强的空间复用能力。当前频段出现活跃授权用户时,认知用户可以优化天线波束模式,避免干扰授权用户同时保持在该频段上的传输。本文对波束调整的策略进行分析,并给出了使用这些策略时认知用户可以获得的空间共享概率。理论分析和仿真结果均表明,使用智能天线可以使认知用户获得更多的频谱接入机会,频段的利用率大幅提高。     

基于业务需求的动态频谱分配算法

动态频谱分配能有效解决频谱利用率低的问题,但已有的图论着色算法未考虑认知用户的业务需求,导致需求小的用户分配到更大的频谱,一定程度上造成了频谱浪费。为解决该问题,提出基于业务需求的动态频谱分配算法,使分配的信道与认知用户的业务需求适配。性能仿真结果表明,基于业务需求的算法能满足各用户的需求,性能更优。     

Leakage-based user scheduling in MU-MIMO broadcast channel

This paper investigates user scheduling in multi-user MIMO broadcast channel. We propose a leakagebased user scheduling scheme, in which a user’s leakage power to other users is an important factor to determine whether the user should be selected. The accuracy of closed-form solution of SLNR (signal to leakage plus noise ratio) makes the proposed scheme outperform the traditional scheduling method based on SINR (signal to interference plus noise ratio). The proposed algorithms can work in case of perfect or limited feedback of CSI (channel state information) at transmitter, and the advantage is verified with numerical results. A tradeoff relation among feedback bits number, active user number and transmit/receive antennas number is analyzed, which serves as a system design guideline.     

多输入多输出—非正交多址接入系统融合用户调度的下行波束赋形设计

针对多输入多输出—非正交多址接入（MIMO-NOMA）技术中用户间干扰较大的问题，提出了一种融合用户调度的波束赋形（BF）算法。首先，在进行用户调度时，为了同时兼顾簇内用户干扰和簇间用户干扰，根据各用户信道的差异性，利用L1-范数正则化方法对所有用户分组情况进行初步稀疏化处理，进而从各用户信道相关性角度出发，将信道相关性大的两个用户分为一簇；其次，结合部分发射功率控制（FTPC）策略实现簇内用户功率分配；最后，根据和速率最大化准则构建一目标优化函数，进而利用连续凸逼近（SCA）算法对其进行求解，以获得波束赋形矩阵。理论分析和链路仿真表明，与传统的正交多址接入技术相比，在系统容量方面实现了84.3%的提升；与传统的相关性用户分簇方法相比，在公平性方面实现了20.2%的提升。实验结果表明，该方案不仅有效地抑制了簇内用户干扰和簇间用户干扰，同时，又保证了用户间的公平性。     

认知无线网络的Rubinstein博弈频谱共享方法研究

针对传统的功率控制算法限制认知用户的发射功率而影响其服务质量(Quality of Service, QoS)的问题,提出了一种基于功率控制的多人Rubinstein博弈频谱分配算法。该算法通过牛顿迭代公式降低认知用户的发射功率并依据各个用户间的干扰得到相应的链路质量;将经济学中的贴现因子与用户的链路质量建立映射关系;通过链路质量调整认知用户子博弈顺序使得网络总传输速率达到一个相对稳定的状态。仿真结果表明:多个认知用户在同一信道下共享频谱时,采用多人Rubinstein博弈算法对系统的总传输速率有明显的提升,使系统处于稳定且高速的传输状态并节省了一半以上的频谱分配时间。     

基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配

针对D2D通信复用异构蜂窝网络上行信道产生的干扰问题和频谱资源优化问题进行研究,提出一种基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配方案。本方案允许多个D2D用户共享一个蜂窝用户信道资源,通过设置信干噪比（SINR）门限保证用户的通信服务质量（QOS）。根据信道分配情况,构建D2D用户和信道的偏好列表,最大化系统总容量。仿真结果表明,该方案收敛较快,复杂度较低,能够有效保证用户的通信服务质量,系统总容量接近最优解。本研究为实现D2D用户和蜂窝用户的频谱资源共享,提高频谱利用率提供了一种有效方案。     

一种公平的认知无线电系统下行频谱分配策略

目前关于认知无线电频谱分配的研究大多以最大化系统容量为目标,很少考虑认知用户的QoS需求,频谱分配方案设计缺乏公平性。针对主用户干扰限制和保障认知用户QoS需求,结合OFDM技术,研究了认知无线电场景中下行多用户分配算法。该算法构建不等式约束下的目标函数以最大化系统容量,通过拉格朗日(Lagrange)对偶优化法给出近似最优解。仿真结果表明,所提算法在牺牲系统和容量的前提下充分保证了次用户的QoS需求,提高了系统的公平性。     

一种基于认知无线电系统的公平信道分配算法*

由于在认知无线电网络中主用户与认知用户共存,如何在不对主用户造成干扰的前提下.对认知用户进行合理的资源分配显得尤为重要.以纳什协调解为优化目标,并考虑功率约束,提出一种公平信道分配算法.在仿真中,对以吞吐量最大化为目标的Maximal-Rate策略和考虑公平的Max-Min策略进行了对比,仿真结果表明.本算法有着与Ma...     

认知智能电网中基于能效优化的频谱分配策略

针对智能电网的无线通信环境存在频谱短缺、资源利用效率低等问题,将认知无线电技术应用于智能电网的邻域网络通信中.引入认知智能电网概念以保证业务传输的公平性和有效性,提出一种基于改进二进制蝴蝶优化算法(BOA)的频谱分配策略,此方案考虑了通信过程中的信噪比和路径损耗,选择系统能量效率作为信道效益,并且在拓扑结构固定的城市居...     

认知无线网络中基于凸优化的功率分配研究

主要研究认知无线网络中基于OFDM（orthogonal frequency dinsion multiplexing）的功率分配问题。为将认知用户(secondary user,SU)对主用户(primary user,PU)的干扰功率限制在主用户可容忍的范围内,同时最大化认知用户的传输速率,提出了基于凸优化理论的功率分配方案。仿真结果表明,在主用户可容忍的干扰极限和认知用户总功率约束下,该方案能最大化认知用户的传输速率。     

认知无线电网络中感知时间与功率分配的优化

针对多协作用户多信道的情况,讨论了当信道增益固定时,各子信道之间检测时间、总检测时间与传输时间,以及各子信道之间功率分配的问题。区别于以往的单独优化算法,提出了各参数的联合优化算法。以信道容量为目标函数,给出了最优的时间和功率分配算法。实验结果表明,提出的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。表明功率分配与信道上主用户占用的概率有关,而时间分配则与信道上主用户接收信噪比以及传输时自身的信噪比有关。在多认知用户网络中,参与合作的用户越多,接收与传输信噪比越高,次用户系统的总信道容量越大。对于认知无线电网络,还考虑了整体的实现。     

干扰约束下的认知无线电传输链路自适应算法

针对干扰约束下的认知无线电传输链路自适应算法开展研究,基于OFDM的认知用户与主用户共存,认知用户在保证对主用户干扰容限的前提下执行子载波与功率分配,以树形分支贪婪算法为基础,引入功率余量因子和干扰余量因子并通过比较余量因子相对大小来选择子载波,通过减小分支数以降低算法复杂度.仿真结果表明,改进的树形分支贪婪算法获得的...     

RAC: Range Adaptive Cognitive Radio Networks

In recent years, cognitive radio has received a great attention due to tremendous potential to improve the utilization of the radio spectrum by efficiently reusing and sharing the licensed spectrum bands, as long as the interference power inflicted on the primary users of the band remains below a predefined threshold level. Cognitive radio allows the secondary users in the cognitive radio network to access the licensed spectrum of the primary users opportunistically. In this paper, an autonomous distributed adaptive transmission range control scheme for cognitive radio networks which is called the RAC is proposed. The RAC considers the QoS requirements of both the primary and the secondary users simultaneously. The cognitive user's maximization of its achievable throughput without interfering the primary user by adapting transmission range of the secondary users dynamically is the key feature of the RAC. One of the advantages of using the proposed scheme is its implementation simplicity. The RAC is compared to other cognitive radio schemes in a simulation environment by using ns2. Simulations indicate that, the RAC can well fit into the mobile cognitive radio ad hoc networks and improve the network performance. Having compared to the other schemes utilizing contemporary cognitive radio technology, the RAC provides better adaptability to the environment and maximizes throughput and minimizes data delivery latency.     

基于主用户公平性保护的最优功率分配

考虑了一个主用户为集中式通信系统的基于OFDM的认知无线电场景。因为认知用户的发送端到主用户的各个子用户之间的信道质量可能存在很大的差异,因而认知用户给各个子用户导致的干扰可能存在很大的不平衡,有的可能几乎没有受到干扰,而另外一些可能遭受到非常严重的干扰甚至中断。为了确保主用户中每个子用户的通信质量,考虑了基于对主用户中各个子用户公平性保护的最优功率分配的问题,它的最优解也被推导。仿真结果显示,提出的算法能够在资源(功率、频谱)的使用效率和对主用户各子用户保护的公平性之间取得良好的平衡。