[發明專利]一種基于認知無線電的多中繼選擇方法

在審

• 申請號: 201710012962.2
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106714266A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 謝剛;吳廣宇;劉元安;高錦春;劉凱明
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W40/16
• 分類號: H04W40/16;H04W40/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種認知中繼網絡中的中繼選擇方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

隨著智能手機的普及和無線局域網技術、無線個域網技術等短距離傳輸技術的發展，越來越多的人通過這些技術以無線的方式接入互聯網。然而，這些技術之所以能給人們提供免費又便捷的寬帶接入，是因為它們大多工作于不需要購買的非授權頻段。與授權頻段相比，這些非授權頻段大多是政府當初規劃給不需要大量頻段資源的業余用戶的，因此，這些非授權頻段的可用資源比起授權頻段要少得多，而資源更多的授權頻譜的使用率卻非常低。根據美國聯邦通信委員會的調查，美國的整體頻譜利用率較低，部分地區授權頻段的平均使用率甚至不到5％。為了解決頻譜資源匱乏的問題，提高現有的頻譜利用率，近年來業界廣泛開展了對認知無線電、認知無線網絡及協作通信等方面的研究，這也意味著人們向著未來實現智能化無線移動通信網邁出了重要一步。

認知無線電技術是一種可以有效提高頻譜利用率的技術，它允許認知用戶(次用戶)在保證主用戶正常通信的前提下，機會地接入主用戶的授權頻段，其基本出發點是：為了提高頻譜利用率，使得認知無線通信設備能夠伺機地與主用戶共享授權頻段，同時保證非授權用戶的接入不會對授權頻段內用戶通信造成干擾。目前，該技術己經引起工業和學術領域的高度重視，并己被認作為5G通信系統中的關鍵技術之一。

采用認知無線電技術雖然能有效地提高整體的頻譜利用率，但是同時，由于需要優先保證主網絡的通信性能，往往需要對次級用戶的發送功率做出限制，這就使得單個認知用戶的性能受到影響，降低了認知網絡的覆蓋范圍和系統信道容量。協作通信技術為解決上述問題提供了一個可行的方向。已有大量研究表明，當兩個通信實體之間物理距離較遠或鏈路質量不佳時，在兩者之間插入一個或多個中繼節點，這些節點利用相應的中繼轉發技術輔助源節點進行信號發送，能夠有效地降低路徑損耗和信道質量對源信號的影響。研究表明，認知無線網絡與協作通信技術的結合，能有效地提高認知網絡的性能，提高網絡的覆蓋率。因此，認知中繼技術成為當前學術界和工業界研究的熱點問題之一。

多中繼選擇具有比單中繼選擇更多的分集增益，尤其是其能在不需要通信設備配有多根天線的條件下，達到類似MIMO系統的信道增益。因此，也有許多學者針對多中繼選擇的相關問題展開了研究。在認知網絡中應用多中繼技術，也成為了學術界和工業界關注的熱點之一。

但是，認知無線電技術和協作通信技術的融合也會產生許多難以解決的問題。為了滿足不干擾主用戶的正常通信這一前提，在認知網絡下應用協作通信技術必須考慮相應的功率控制的問題，然而功率控制的目的不應該僅僅是為了滿足這一限制條件，還應盡可能地提高認知網絡的通信性能，與此同時，認知中繼網絡還要兼顧系統實現復雜度的問題，過于復雜的優化算法雖然能得到較好的性能，但是往往不具有實用性。特別是認知多中繼選擇技術由于具有復雜度較大，資源開銷較多的缺點，大大阻礙了其進一步的應用和發展。

針對這些問題，本發明提出了一種基于認知無線電的多中繼選擇方法。該方法首先通過中繼節點可用功率進行了量化分級，將連續功率分配問題轉變為離散功率分配，以降低算法實現復雜度。同時，針對現存方法中存在的在中繼選擇時未充分考慮中繼節點造成的干擾的問題，提出了一種根據中繼因子的啟發式中繼選擇方法，并結合上述功率分配方法形成了本發明所述的一種基于認知無線電的多中繼選擇方法。

發明內容