《电子技术应用》

中继选择协议下的认知无线电系统性能研究

来源:电子技术应用2012年第10期 作者:唐菁敏, 龙 华, 邵玉斌, 彭 艺
2012/12/6 10:14:39

摘  要: 在保证授权用户服务质量(QoS)和认知用户峰值功率限制的前提下,推导出高信噪比时放大转发中继选择(SAF)协议、解码转发中继选择(SDF)协议和混合中继选择协议(HPRS)下认知中继系统中断概率的近似表达式。Monte Carlo仿真验证了三种协议下中断概率近似表达式的合理性,理论和仿真结果表明,三种协议的中断概率与干扰限制条件和认知用户峰值功率密切相关,且HPRS中断性能要优于SAF和SDF。
关键词: 认知无线电; 中继选择; 功率受限; 中断概率; 合作分集

    认知无线电技术能提高对频谱资源的有效利用率,但不能克服无线环境中的信道衰落等问题,而协同通信恰恰能有效地解决这方面的问题。因此,融合认知无线电技术与协同通信技术,能有效解决无线信道的衰落和频谱资源有限这两大问题[1-7]。参考文献[3]研究了在重叠共享(US)方式下的认知系统信道容量,指出通过波束成形和中继选择协作可有效改善系统性能。参考文献[4]推导了US方式下认知中继系统的中断性能上界。
    本文主要研究了在US方式下认知系统通过采用不同中继选择协议的中断性能,分别推导了高信噪比时基于SAF、SDF和HPRS协议的中断概率近似表达式。仿真结果表明,中断概率与干扰限制条件和认知用户峰值功率密切相关,HPRS性能要优于SAF和SDF的。
1 系统模型
    认知系统传输模型如图1所示,考虑一个认知网络包括一个授权用户PU(Primary User)节点,一个认知用户SU(Secondary User)源节点,一个SU目的节点和M个SU中继节点。认知系统的通信过程分两个时隙完成:第一时隙,源节点广播信息, 中继i(i=1,…,M)和目的节点的接收信号yi和yd,1分别为:



 

 

     

    本文理论推导了SAF、SDF和HPRS在高信噪比时认知系统中断概率近似表达式,并且对其中断概率进行了Monte Carlo仿真,结果表明,近似曲线与仿真曲线较接近,因此验证了近似表达式的正确性,同时对比了三种协议的性能,发现HPRS中断性能始终最优。由于认知用户发射节点同时需要满足干扰限制及峰值功率限制,因此最终的中断概率与这两个限制条件密切相关。
参考文献
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