基于主用户活跃性的多带联合频谱感知模型

针对以往的多带联合优化模型没有考虑检测周期对认知网络性能影响问题,提出了一种新的基于主用户活跃性的多带联合优化模型,将问题建模为干扰量、虚警和漏检概率等约束条件的非凸优问题,以最大化机会接入吞吐量为目标联合优化检测周期、感知时间和判决门限,并通过分层优化方法对其进行求解。数值分析表明,引入主用户活跃性影响后,在满足上述约束条件的同时,在保护主用户和机会接入吞吐量之间有了更好的权衡。

基于多主用户活跃性的多功率认知接入策略

针对大多数认知无线电场景中存在多个主用户,且具有较强活跃性的问题,提出了一种基于授权用户活跃性的多主用户多状态认知接入机制以及对应的多功率接入策略。该方法能够使认知用户选择最优的授权信道接入,并采用合适的功率进行传输,实现了认知系统吞吐量的最大化。数值仿真结果表明,该接入机制能够使认知用户充分利用多主用户信息和资源。与传统的功率接入方式相比,既能减小对主用户的干扰,又能提升认知系统的容量。

主用户活跃性下的多功率分配策略

考虑到认知用户在信息传输过程中主用户的状态可能随时变化,提出了一种新的功率分配模式——多功率分配策略。在基于频谱感知的系统模型中,以认知系统的吞吐量为目标函数,得出了主用户感知过程的多种状态,并分配三种不同的功率,最大化认知系统的容量。仿真结果表明,随着主用户活跃指数的逐渐提高,所提新模型的功率分配策略要优于传统方法。同时分析了新的功率分配下平均干扰功率与主用户接收端的信噪比对系统吞吐量和最优感知时间的影响,进一步验证了所提出新策略的有效性。

主用户活跃性对新的认知无线电系统容量的影响

在机会频谱接入认知无线电系统中,认知用户只有在通过感知确定信道空闲时才可以接入授权信道,因此频谱感知对于系统性能影响非常重要。提出了基于新帧结构的四元频谱感知模型,考虑主用户活跃性对认知网络吞吐量的影响,采用可同时最大化感知和数据传输时间的新帧结构模型,不需要考虑感知和吞吐量的均衡。理论分析新模型下感知时间、主用户活跃性、目标检测概率以及主用户接收信噪比对系统吞吐量的影响,并与传统模型进行了对比。

认知信道容量的归一化分析

认知用户使用信道时,主用户信号的检测率、空闲信道的检测率以及两次感知之间主用户信号的离开或到来都对系统性能有着重要的影响。针对这一问题,分析了认知用户容量、感知时间、主用户信号变化率之间的关系。研究发现:在主用户对信道利用率一定的条件下,认知用户的最佳感知时间只取决于认知信号的帧长和主用户信号的信噪比,而与主用户信号的变化率无关;此外认知用户的容量随着主用户信号变化的增快而呈现出减少的趋势。