[发明专利]一种基于认知无线电的多中继选择方法

摘要

本发明公开了一种基于认知无线电的多中继选择方法。本方法首先在认知源节点收集所需信息，进行初始化，并确定自身发送功率。接着，源节点先计算当前中继集下的总干扰，并判断其是否超过干扰门限，若不超过，则计算相应中继节点的传输因子，再选择传输因子最大那个中继作为协作中继。接着，源节点根据信道容量最大化的准则来进行中继选择和功率控制，逐步减小中继节点功率，直到假定的中继功率降为0。本发明的优点为在进行中继选择时，以传输因子为选择标准，充分考虑了认知中继节点对主用户的干扰，有效地提高了系统的信道容量。同时，本发明采用量化分级的方法进行功率控制，降低了方法实现的复杂度。

主权项

一种基于认知无线电的多中继选择方法，其特征在于：其适用的网络由主用户网络和认知用户网络构成，称为认知中继网络，其中包括一个拥有授权频段使用权的主用户(PU)，一个需要发送信息的认知源节点(CS)和其对应的认知目的节点(CD)，以及L个暂时没有任务的空闲节点，作为认知中继节点(CR)。假设CS和CD之间不存在直传链路，因此，当CS需要向CD发送信息时，可以通过一个或者多个CR进行协作中继传输。假设所有中继节点工作在放大转发(AF)模式下，中继节点将收到的源信号直接进行发大后转发给目的节点。所有认知节点工作于半双工模式下，即在同一时隙内，节点只可进行信号发送或者接收。整个传输过程是基于时隙的，每次传输分为两个时隙，在第一时隙，源节点向外发送信号，中继节点接收信号后，在第二个时隙，系统根据相应的中继选择和功率控制算法选择若干个中继，将收到的信号放大后转发给目的节点，整个传输过程，认知用户使用和主用户一样的频段。主用户预先设定了一个干扰温度门限Ith，认知用户必须保证它们造成的干扰在经过信道衰落后低于该门限。由于距离较远，假设主网络基站的发送功率对认知网络用户的影响可忽略不计。所有信道系数在当次传输过程中假设不变。为了联合考虑中继节点对系统信道容量的提升和其造成的干扰，本发明定义中继节点传输因子为：ηi=∂γi∂Pi∂λi∂Pi---(1)]]> 其中，γi表示通过将中继节点i加入协作中继集后，目的节点的接收信噪比。类似地，λi表示通过将中继i加入协作中继集后，所有被激活中继造成的总干扰。ηi表示中继Ri在单位功率增长下认知中继系统接收端信噪比与系统总干扰的比值，其意义在于表示通过将Ri加入协作中继集后整个系统端到端信噪比相对于总干扰的增长速度。本发明在每次迭代过程中，通过比较所有候选中继节点的传输因子，选择出在接收端信噪比和干扰同步增长的情况下能使接收端信噪比最大的那个中继节点，即等同于选择能使信道容量最大化的那个中继节点。比起直接根据信噪比大小进行中继选择，根据传输因子进行中继选择，可以防止因为在前面几次迭代中被选中的中继对主用户干扰过大，导致在后续的选择过程中将潜在的可能使系统性能更佳的中继排除掉而造成的性能损失。同时，本发明结合相应的功率分配机制，根据传输因子进行选择中继，传输因子越高的中继节点所能分配的功率也越高，对系统信道容量的提升也就越大。