認知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下中繼選擇算法研究.pdf

1、在蜂窩通信系統(tǒng)中，多天線技術(shù)的應用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速傳輸。在理想條件下，隨天線數(shù)目的增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量呈線性增長。其利用多天線帶來的高空間自由度，基站可以并行服務(wù)多個用戶。然而系統(tǒng)的實際性能受制于許多非理想的條件，如不充分的信道信息、收發(fā)器障礙、有限的反饋能力等。系統(tǒng)性能的提升依賴于資源分配策略的優(yōu)化，而分配時間、功率、頻率及空間等資源存在固有的矛盾。如何權(quán)衡各個因素制定次優(yōu)的分配策略是當下研究的重點。近年來，隨著無線設(shè)備的大量部署及無線

2、服務(wù)的興起，頻譜資源在制定分配策略時所占比重越來越重。波束形成技術(shù)的引入不但能夠有效地提高空間了頻譜利用率，而且限制用戶間的干擾，更重要的是其能夠在一定程度上緩解頻譜短缺。國內(nèi)外學者針對不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計了許多各具特色的波束形成器，并取得資源的次優(yōu)分配。顯然一種波束形成器僅適用于特定的環(huán)境，其實現(xiàn)條件非?？量獭ｋS著新技術(shù)、新方法的不斷引入，傳統(tǒng)自適應波束技術(shù)得到迅速發(fā)展。特別是凸優(yōu)化理論在波束形成技術(shù)領(lǐng)域的應用，顯著地促進了該技術(shù)的發(fā)展

3、，受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。目前，針對非理想應用環(huán)境，以邊界約束算法和概率約束算法為代表的穩(wěn)健算法使用多種技術(shù)將非凸問題松弛為凸優(yōu)化問題。但需要注意的是此類算法仍然針對特定的環(huán)境。因此，穩(wěn)健算法研究重點是使用不同的技術(shù)手段盡可能逼近最優(yōu)值。為了克服中繼網(wǎng)絡(luò)頻譜短缺，國內(nèi)外學者提出認知中繼網(wǎng)絡(luò)的概念。在認知中繼網(wǎng)絡(luò)中，初級用戶授權(quán)中繼節(jié)點使用其頻譜資源，但要求中繼對初級用戶的干擾低于預先設(shè)定的閾值。在中繼通信過程中，中繼節(jié)點構(gòu)建一個虛擬的

4、多輸入多輸出系統(tǒng)（MIMO），協(xié)助功率有限的源節(jié)點和目的節(jié)點通信。在眾多中繼通信技術(shù)中，波束形成技術(shù)通過控制功率的空間分配，不但實現(xiàn)了對初級用戶的干擾功率的控制，同時也保證二級用戶的可靠通信。
　　本文針對真實認知中繼網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計一種實用且高效的波束形成器?？紤]到每個中繼所處環(huán)境的差異，中繼與用戶之間的通信鏈路衰落特性各不相同。其中一些信道狀態(tài)良好，而某些可能處于較深的衰落。因此，并非所有的中繼節(jié)點都適合參與波束形成，同時初級用戶