一種改進的認知協(xié)作中繼機制

張紅

摘要：該文介紹了一種改進的認知協(xié)作中繼機制，該機制的主要特征是，次用戶網(wǎng)絡(luò)中，只有固定的中繼節(jié)點（Cognitive Relay）具有認知能力，認知中繼CR和網(wǎng)絡(luò)的接入點（Access Point，AP）構(gòu)成了協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)，負責協(xié)調(diào)次用戶間的信道分配，并且CR使用了協(xié)作中繼技術(shù)協(xié)作次用戶傳輸，從而獲得頻譜分集增益。

關(guān)鍵詞：認知無線電網(wǎng)絡(luò)；認知協(xié)作中繼；協(xié)作分集

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）33-8062-03

Abstract： We propose a scheme called cognitive cooperative relaying. The key feature of the proposed scheme is that cognitive relay can sense the spectrum activity ， serve the spectrum policy and relay secondary signal so that the transmission rate of the secondary link will be maximized. The cognitive relay uses cooperative relay so that spectrum diversity can be obtained.

Key words： cognitive radio networks； cognitive cooperative relay； cooperative diversity

目前對認知無線電的研究，都是基于次用戶具有認知能力的前提，即假設(shè)次用戶可以進行頻譜感知和頻譜接入，但當前普遍使用的無線通信設(shè)備不具備認知功能，因而無法共享授權(quán)頻譜。文獻[1]提出了新的頻譜共享方案——協(xié)作中繼機制（CCR）。該方案中，認知中繼節(jié)點為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（NSP）的下級節(jié)點，替代次用戶進行頻譜感知，并且擇機協(xié)作主用戶傳輸或次用戶傳輸，從而使得缺乏認知能力的次用戶網(wǎng)絡(luò)與主用戶網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)頻譜共享。該頻譜共享機制的最大優(yōu)勢是：次用戶不需要具備認知能力，也能通過認知中繼與主用戶共享頻譜。而傳統(tǒng)機制中，每個次用戶需要具備認知功能，相比之下，CCR機制更經(jīng)濟合理。

本章首先介紹了一種改進的認知協(xié)作中繼機制方案，該方案的主要特征是，次用戶網(wǎng)絡(luò)中，只有固定的中繼節(jié)點（Cognitive Relay）具有認知能力，認知中繼CR和網(wǎng)絡(luò)的接入點（Access Point，AP）構(gòu)成了協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)，并負責協(xié)調(diào)次用戶間的信道分配，并且CR使用了協(xié)作中繼技術(shù)[2]為次用戶傳輸提供中繼，從而獲得頻譜分集增益。

1 系統(tǒng)模型及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

考慮如圖1所示的認知無線電網(wǎng)絡(luò)，由主用戶網(wǎng)絡(luò)和次用戶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。假設(shè)次用戶網(wǎng)絡(luò)被分為三個扇區(qū)，扇區(qū)中的固定認知中繼（Cognitive Relay，CR）和網(wǎng)絡(luò)的接入點（Access Point，AP）構(gòu)成了協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)，需要進行頻譜感知，分析信道條件，確定系統(tǒng)參數(shù)，并且要廣播感知信息，協(xié)調(diào)次用戶對頻譜的使用。認知中繼使用了協(xié)作中繼技術(shù)為次用戶傳輸進行中繼，可以獲得頻譜分集增益，從而提高次用戶傳輸率。SU不具備頻譜感知能力，因為這在實際的通信環(huán)境中很難實現(xiàn)，且其必須在干擾溫度的限制下進行通信。所有用戶均配置單天線，既可以接收數(shù)據(jù)又可以發(fā)射數(shù)據(jù)。

2 認知協(xié)作中繼機制（CCR）的中繼方案

仿真結(jié)果顯示，認知協(xié)作中繼機制中，協(xié)作中繼方案獲得頻譜分集增益，比協(xié)作分集提高了次用戶傳輸速率。

參考文獻：

[1] Mietzner J， Lampe L， Schober R. Performance analysis for a fully decentralized transmit power allocation scheme for relay-assisted cognitive-radio systems[C]//GLOBECOM 2008， New Orleans， 2008：1-6.

[2] Nabar R U， Kneubuhler F W， Aolcskei H B.Performance limits of amplify-and-forward based fading relay channels.IEEE Int. Conf.Acoustics，Speech and Signal Processing， 2004（4）： ：565-568.