卫星认知无线电CDMA上行链路功率控制

功率控制和动态频谱接入是提高卫星通信中频谱利用率的关键技术。非注册用户以频谱租赁方式可对注册用户付出的代价进行补偿,亦可完成自身通信需求。针对注册用户和非注册用户给出不同的效用函数,对由两种用户作为参与者建立的博弈模型进行纳什均衡求解,之后通过最大化系统容量条件完成效用占优选择,得到最优化功率分配策略。该策略可满足两种用户自身需求,亦可使系统通信容量最大。对于其性能,给出了两种用户数量和发送功率的关系,仿真结果表明,非注册用户数量在系统容限内愈多则系统总容量愈大,注册用户所要求的最低信干噪比则在一定范围内最佳。     

Underlay认知无线电网络功率与允入控制优化算法

频谱共享认知无线电网络中允入控制算法对系统总吞吐量、总传输概率及认知用户中断概率的影响,并提出两种新功率与允入控制联合优化算法。所提算法基于信干噪比与功率对应关系,引入有效信干噪比、有效链路增益比两个新权值。在非可行系统中依据新权值逐步移除违规认知用户,使允入认知用户数目最大化并有效控制总传输功率。在可行系统中利用新权值将“极大-极小”服务质量和总吞吐量优化两个问题转化为易解决的传统线性规划问题。仿真实验结果表明,新算法复杂度低、用户中断概率小且系统吞吐量大。     

认知无线网络中准入控制和功率控制联合优化

提出了一种基于离散的粒子群算法和单纯形法的优化机制来实现准入控制和功率控制的联合优化方案。在主用户干扰温度门限和次用户QoS的约束下,将准入控制建模成0/1组合优化问题,并将功率控制建模成线性约束问题,由于准入控制是NP难,该方案将准入控制和功率控制进行加权规划进行优化,同时,为降低计算复杂度,提出一种针对准入控制组合优化的可行性验证方法。并且针对离散的粒子群算法的收敛性进行了证明。仿真与分析表明,该方案具有收敛性,相比其他优化方案,能更有效地提高用户准入量并降低用户功率消耗,提高网络性能。     

认知无线电系统帧长参数优化

针对认知无线电系统帧结构设计中,如果数据发送时间设置不当可能导致干扰过大以及从用户接入机会丢失过多的问题。基于主用户活动服从指数分布的假设,推导建立了系统干扰模型和从用户接入机会丢失模型,该模型能以较大概率保证干扰时间及从用户接入丢失时间小于指定百分比值。在此基础上,提出了一个干扰和接入机会丢失受限的认知无线电系统帧长设计方案。实验结果表明,根据该方案设计的帧结构能够有效保证从用户的接入时间、较高的感知效率及较低的干扰率。     

认知无线电中的动态频率选择和功率控制研究

采用博弈理论对认知无线电网络中的分布式动态频率选择和功率分配策略进行建模分析,通过建立合作来协调认知节点间的行为,从而提高分布式决策算法的性能,并建立了一个模块化的通用仿真平台.仿真结果表明,该分布式算法能够以较快的速度收敛于系统稳定状态,且复杂度低、实现简单.     

性能优化的认知无线电网络安全路由选择算法

针对认知无线电网络可用频谱动态变化的特点和认知节点存在有意或无意丢包干扰问题,将跳数最少、鲁棒性强和路由安全等级高作为路由选择标准,提出了一种路由选择算法。跳数最少可简化数据传输过程;鲁棒性强可保证在可用频谱动态变化时,数据稳定传输,提高网络吞吐率;路由安全等级高可以减少由于转发节点存在的有意或无意干扰而引起的数据包丢失。给出了算法的具体实现步骤,理论分析和仿真实验表明该算法是高效和可行的。     

控制信道受限的认知无线电联合频谱感知

在多用户认知无线电系统中,针对认知无线电用户合作频谱感知中联合检测性能的提高与控制信道带宽受限的矛盾,提出了一种基于能量检测的合作频谱感知方法。该方法放弃携带信息量较少的感知信息,并将携带信息量较多的感知信息量化后传送至数据融合中心。这种方法在兼顾认知无线电频谱感知性能的前提下,有效降低了控制信道开销。     

认知无线电系统中三维联合频谱分配算法

为了减少对授权用户的干扰和降低认知用户之间的竞争,保证认知无线电系统正常通信,采用可靠性理论描述一个信道是否能够被认知用户所使用及被连续使用一段时间的概率。从空间、时域和频域3个方面联合起来研究频谱分配,仿真结果表明,三维算法的传输数据量和系统的总吞吐量的值优于贪婪算法和二维算法,有助于减少认知用户对授权用户的干扰和降低认知用户之间的竞争,表明所提算法的有效性。     

协作通信中继选择与功率分配的联合优化

最优中继节点的选择是协作通信系统必须解决的问题。根据目标节点信噪比要求提出一种选择中继节点的方案,并在此基础上推导了基于信噪比的源节点和中继节点最优功率分配方法。通过在matlab中仿真验证表明所提的功率分配方案能满足目标用户的信噪比要求,分析结果表明采用源节点的最优功率分配方案更有利于提高系统的功率效率。

Abstract：

The relay selection is one of the important parts in relay cooperative communication system.A strategy for relay nodes selection was proposed which based on signal to interference plus noise ratio constraints.The optimal solution for the power adaptation at the base station and the relay nodes was analyzed.Simulation results show that the proposed scheme achieves the respective target for multiple users.Results indicate that the optimally distributes power among the source nodes can improve system performance and energy efficiency,thus can be effectively used in cooperative communications.     

基于RBF神经网络的认知无线电认知引擎设计

认知无线电(CR)是一种智能无线通信系统,它能根据环境变化、业务需求动态调整参数,提高系统性能,其核心技术是认知引擎的设计。认知引擎可引入人工智能领域的推理与学习方法来实现CR的感知、自适应与学习能力。为适应变化的无线环境和用户需求,提出基于径向基神经网络(RBF)的CR认知引擎设计方法,该法通过对经验知识和环境的学习,重配置通信参数,以达到资源合理分配,提高系统性能。该引擎由两层RBF神经网络组成,外层神经网络学习全局属性,内层神经网络学习局部属性,以解决路由协议及局部参数的学习配置。在训练RBF神经网络学习模型后,根据定义的两个测试基准函数,评估模型性能,仿真验证了该学习模型的有效性,且能够有效实现CR学习重构。     

Joint power and spectrum allocation algorithm in cognitive radio networks

The spectrum sharing problem between primary and cognitive users is mainly investigated.Since the interference for primary users and the total power for cognitive users are constrained,based on the well-known water-filling theorem,a novel one-user water-filling algorithm is proposed,and then the corresponding simulation results are given to analyze the feasibility and validity.After that this algorithm is used to solve the communication utility optimization problem subject to the power constraints in cognitive radio network.First,through the gain to noise ratio for cognitive users,a subcarrier and power allocation algorithm based on the optimal frequency partition is proposed for two cognitive users.Then the spectrum sharing algorithm is extended to multiuser conditions such that the greedy and parallel algorithms are proposed for spectrum sharing.Theory and simulation analysis show that the subcarrier and power allocation algorithms can not only protect the primary users but also effectively solve the spectrum and power allocation problem for cognitive users.     

联合功率域SPMA协议的动态阈值算法

针对基于优先级概率统计的多址接入(statistic priority-based multiple access,SPMA)模式协议在高负载情况下战术信息的碰撞概率十分严重,网络性能无法满足协同攻击要求的问题,本文借鉴非正交多址接入技术在功率域上区分同时同频信号的思想,改进SPMA协议信号发送机制与多优先级检测机制,...     

基于优化ZFBF的认知MISO系统中的用户选择算法

为提高认知无线电多输入单输出(cognitive radio multiple input single output, CR MISO)系统传输速率,给出一种基于波束成形的用户选择算法。假设信道状态信息已知,算法采用零空间理论消除对主用户(primary user, PU)干扰和优化迫零波束成形(zero forcing beamforming, ZFBF)技术消除认知用户(cognitive user, CU)间干扰。考虑发射功率限制,依次选择CU进行注水功率分配实现最大化系统传输速率。此外,在迭代中采用正交三角分解（orthogonal triangular decomposition, LQ)减少算法复杂度。数值分析表明,本算法系统的传输速率与PU的干扰门限大小无关,且比采用近正交用户选择算法的系统传输速率高4~6bps/Hz。当发射功率限制为10 dB时,在相同条件下使用优化ZFBF的传输速率比使用ZFBF的传输速率高约1 bps/Hz。     

一种空时二维联合频谱感知区域划分方案

认知无线电空时二维联合频谱感知技术可以有效利用认知无线电网络的二维频谱资源,该文提出一种空时异构认知网络区域划分方案的设计方法。新的设计方法依据IEEE 802.22标准和应用需求,建立了一种鲁棒性空时二维感知模型,并明确定义了认知无线电网络构架的主用户分布边界、保护边界和感知边界;基于认知用户对主用户通信中断概率的条件约束,严格推导出了3种边界条件的数学闭式解。采用新的设计方案,在保证主用户通信功率和认知用户最大允许通信功率的条件下,能够灵活确定主用户分区和认知用户的Overlay及Underlay接入模式。理论分析和仿真结果表明,新的区域划分方案在保证主用户良好通信质量的前提下,能够实现认知用户在空间维度更有效的分配和接入可用频谱资源。     

基于统计特性的蝙蝠算法在认知无线电频谱分配中的应用

针对当前图论频谱分配模型下寻找最优解困难,容易陷入局部最优等问题,将蝙蝠算法引入到认知无线电频谱分配中,并利用图论频谱分配模型的特点,对二进制蝙蝠算法进行改进,以达到更好的效果。首先,将蝙蝠算法的选择策略改为贪婪选择,增强了蝙蝠算法在当前位置的开发能力。其次,统计种群中各蝙蝠经历的最好位置的分布情况,利用蝙蝠位置的统计特性指导蝙蝠寻优,加快算法的收敛速度。最后,在局部搜索时,直接在离散域操作,减少实数到二进制的映射,缩短搜索时间。仿真结果表明,本文算法在效益优于过去的算法的情况下收敛速度更快。