基于公平传输下对认知中继网络的性能分析

郭志民 季越 扬州大学信息工程学院

认知无线电技术可以再次利用空闲的授权频段，提高了无线频谱的利用率，有效解决无线频谱资源匮乏的问题，因此学术界极大重视这一问题。然而在认知无线电系统中，次用户(Secondary User,SU)的发送功率不能过大，妨碍到主用户(Primary User, PU)的传输质量，这一问题极大的限制了SU的传输速率和通信范围。在认知中继网络，中继节点的数据传输，不但可以增加无线传输的空间分集增益，使频谱利用率进一步改善，还能够提高SU的传输效果，提高传输的速率和可靠性，增大网络覆盖范围，然而受地理位置和信道衰落等诸多因素的影响，各中继对PU造成的干扰也不相同。

系统模型：本系统模型是由一个主用户发送端(PU)、一个次用户发送端(SU)、一个中继节点(R)和N个授权用户目的节点（D)组成。所有节点均配备单天线，采用半双工方式工作。从SUD进行的通信，为两时间段。在第一时间段内，该SU传输信号到R发射功率为PS。在R处接收到的信号的为。是SU→R链路的信道系数，是在R处的加性高斯白噪声（AWGN）。第二段时节点，接收到的信号被G放大，在D处接收信号的可以表示为是SU→D链路的信道系数，是在D处的加性高斯白噪声（AWGN）。假定所有的高斯成分具有零均值和方差。因为任意两个节点之间的距离都会对系统的传输产生影响，且中继节点和用户节点之间距离较远，即使存在差距也可忽略不计，所以我们假定所有节点之间的距离是相等的。

因为次级用户与中继节点的存在，所以会对主用户产生干扰为了确保主用户上的QoS规定，也就是说对主用户的累计干扰不能超过最大容许干扰功率Q，考虑到次用户和节点的最大传输功率为P，次用户和中继节点的传输能力受到严格的控制。

h1和h2分别是干扰链路和的信道系数。所以，在目的节点处的信噪比( SN R) 为

假设为整数值，那目的函数的累积分布函数则为

对于任意的目的节点，它的累计分布函数可以表示为我们通过定义用户公平函数，通过这个函数来评价每个用户被选中的概率，然后去掉概率最大的用户和概率最小的用户，之后在剩下的用户中随机选择一名用户进行传输，通过这种方法可以尽可能的保证每位用户都可以获得理想的传输质量。

结束语：本文在瑞利衰落信道下，研究了基于公平传输模式下用于评价多认知中继网络性能的重要指标中断概率。仿真结果显示通过这一公平函数，每位用户的传输质量较之前有显著提升。

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