一种改进的认知协作中继机制

张红

摘要：该文介绍了一种改进的认知协作中继机制，该机制的主要特征是，次用户网络中，只有固定的中继节点（Cognitive Relay）具有认知能力，认知中继CR和网络的接入点（Access Point，AP）构成了协作频谱感知系统，负责协调次用户间的信道分配，并且CR使用了协作中继技术协作次用户传输，从而获得频谱分集增益。

关键词：认知无线电网络；认知协作中继；协作分集

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：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

目前对认知无线电的研究，都是基于次用户具有认知能力的前提，即假设次用户可以进行频谱感知和频谱接入，但当前普遍使用的无线通信设备不具备认知功能，因而无法共享授权频谱。文献[1]提出了新的频谱共享方案——协作中继机制（CCR）。该方案中，认知中继节点为网络服务器（NSP）的下级节点，替代次用户进行频谱感知，并且择机协作主用户传输或次用户传输，从而使得缺乏认知能力的次用户网络与主用户网络实现频谱共享。该频谱共享机制的最大优势是：次用户不需要具备认知能力，也能通过认知中继与主用户共享频谱。而传统机制中，每个次用户需要具备认知功能，相比之下，CCR机制更经济合理。

本章首先介绍了一种改进的认知协作中继机制方案，该方案的主要特征是，次用户网络中，只有固定的中继节点（Cognitive Relay）具有认知能力，认知中继CR和网络的接入点（Access Point，AP）构成了协作频谱感知系统，并负责协调次用户间的信道分配，并且CR使用了协作中继技术[2]为次用户传输提供中继，从而获得频谱分集增益。

1 系统模型及网络环境

考虑如图1所示的认知无线电网络，由主用户网络和次用户网络构成。假设次用户网络被分为三个扇区，扇区中的固定认知中继（Cognitive Relay，CR）和网络的接入点（Access Point，AP）构成了协作频谱感知系统，需要进行频谱感知，分析信道条件，确定系统参数，并且要广播感知信息，协调次用户对频谱的使用。认知中继使用了协作中继技术为次用户传输进行中继，可以获得频谱分集增益，从而提高次用户传输率。SU不具备频谱感知能力，因为这在实际的通信环境中很难实现，且其必须在干扰温度的限制下进行通信。所有用户均配置单天线，既可以接收数据又可以发射数据。

2 认知协作中继机制（CCR）的中继方案

仿真结果显示，认知协作中继机制中，协作中继方案获得频谱分集增益，比协作分集提高了次用户传输速率。

参考文献：

[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.