文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2014)05-0111-04
在認知無線電網絡中，采用有效的數據傳輸機制可提高認知數據傳輸的可靠性及通信質量。由于中繼協作通信能夠克服多徑衰落等不利因素的影響，近來，對認知無線電和協作通信兩種最有前途的技術結合在一起的研究受到了廣泛關注。在認知無線電網絡中，認知用戶首先必須檢測到并接入到空閑的授權頻譜，然后進行數據傳輸。為了改善數據傳輸的性能，認知無線電網絡中引入了多中繼傳輸技術。在參考文獻[1]和參考文獻[2]中研究了認知中繼網絡在不同約束情況下的最佳功率分配技術。在主用戶干擾受限的情況下，聯合考慮中繼選擇和功率分配技術使認知網絡的吞吐量最大[3-4]。參考文獻[5]研究了認知中繼選擇和功率分配方案，提出了最佳的資源分配策略。參考文獻[6-7]對具有多中繼的認知傳輸網絡進行了研究，解決了頻譜感知的選擇融合和最好中繼傳輸兩個問題。參考文獻[8-9]在新認知無線電幀結構的基礎上，研究了干擾功率和發射功率受限條件下的最優功率分配策略來最大化認知無線電網絡的吞吐量。上述對認知中繼網絡的研究中，還沒有針對認知信源和認知中繼總發射功率受限、認知節點發射功率最大值受限和干擾功率受限條件下的聯合研究，本文提出了在三種約束條件下，聯合優化感知時間和功率分配方案來使認知多中繼網絡的性能最優。
本文將多中繼網絡模型應用到認知無線電網絡中，研究認知多中繼網絡的最佳功率分配策略。與已有研究不同，本文聯合考慮了頻譜感知和認知用戶數據傳輸兩個過程，在研究認知多中繼網絡最佳功率分配的同時，優化設計感知時間使認知網絡的中斷性能最優。
1 系統模型
協作通信可提高無線通信的可靠性，在認知無線電網絡中采用多中繼協作通信，可使認知網絡的通信質量得到提高。在這里考慮具有N個認知中繼的網絡，如圖1所示。CS表示認知信源，CR表示認知中繼，而CD表示認知目的端，PU表示主用戶。
當認知多中繼網絡的容量低于數據傳輸速率R時，認知數據傳輸將發生中斷。在發射功率和干擾功率受限的認知網絡中要考慮到主用戶的活動狀況及認知用戶檢測錯誤等情況，主要考慮三種情況引起的中斷。
(1)當主用戶不活動且認知信源檢測結果正確時，I<R將發生中斷。
(2)主用戶不活動，但認知用戶判決結果錯誤，即發生了虛警情況。
(3)主用戶活動，認知用戶卻判決主用戶不存在，即發生了漏檢現象，認知用戶繼續通信，當I<R時發生中斷。這種情況將導致認知用戶通信與主用戶通信相互干擾。
上述三種情況不包含主用戶活動，且認知用戶正確檢測而保持沉默的情況，這是認知用戶正確使用頻譜的情況，因此不稱為中斷。認知多中繼網絡的總中斷概率可表示為:
認知網絡中各信道的衰落系數方差分別為(1,1,9)， δ0=10 dB時,圖5的仿真結果表明OPA方案的中斷性能優于EPA方案,增大Pav可有效提高認知網絡的中斷性能，且存在最優感知時間使認知中繼網絡的中斷概率最小。采用OPA分配方案獲得的最佳感知時間略大于EPA方案。
圖6比較了δ0不同時，2個認知中繼時的中斷性能，可知當δ0=5 dB時，單認知中繼網絡的中斷性能優于2中繼認知網絡。而當?酌0=15 dB時存在最佳感知時間使2中繼認知網絡的中斷性能優于單中繼認知網絡。隨著δ0增大，最佳感知時間增大。
本文深入研究了認知多中繼網絡的中斷性能優化，在給定功率約束條件下，優化感知時間和功率分配方案使認知多中繼網絡的中斷性能最優。由仿真結果可知，在高信噪比區域，采用多個認知中繼可有效提高認知無線電網絡的中斷性能。
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