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中繼選擇協議下的認知無線電系統(tǒng)性能研究
來源：電子技術應用2012年第10期
唐菁敏， 龍 華， 邵玉斌， 彭 藝
昆明理工大學 信息工程與自動化學院， 云南 昆明650500
摘要： 在保證授權用戶服務質量（QoS）和認知用戶峰值功率限制的前提下，推導出高信噪比時放大轉發(fā)中繼選擇（SAF）協議、解碼轉發(fā)中繼選擇（SDF）協議和混合中繼選擇協議（HPRS）下認知中繼系統(tǒng)中斷概率的近似表達式。Monte Carlo仿真驗證了三種協議下中斷概率近似表達式的合理性，理論和仿真結果表明，三種協議的中斷概率與干擾限制條件和認知用戶峰值功率密切相關，且HPRS中斷性能要優(yōu)于SAF和SDF。
中圖分類號: TN929.53
文獻標識碼: A
文章編號： 0258-7998(2012)10-0096-03
Research the outage performance of cognitive radio system based on protocols of relay selection
Tang Jingmin， Long Hua， Shao Yubin， Peng Yi
Faculty of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China
Abstract： An approximate outage probability formulation were derived for amplify-and-forward with relay selection(SAF), decode-and-forward with relay selection(SDF) protocol and hybrid protocol with relay selection(HPRS) on the premise of guarantee primary user quality of service（QoS） and limit of maximal power in cognitive user. By Monte Carlo simulation, the rationality of the approximate outage probability formulation is validated. Theoretical analysis and simulation results show that the outage probability of three cooperative protocols is closely related to interference limit and maximal power in cognitive user. Meanwhile, the three protocols can achieve the full space diversity and the HPRS outperforms both the SAF and SDF in outage performance.
Key words : cognitive radio; relay selection; power constrained; outage probability; cooperative diversity

    認知無線電技術能提高對頻譜資源的有效利用率，但不能克服無線環(huán)境中的信道衰落等問題，而協同通信恰恰能有效地解決這方面的問題。因此，融合認知無線電技術與協同通信技術，能有效解決無線信道的衰落和頻譜資源有限這兩大問題[1-7]。參考文獻[3]研究了在重疊共享（US）方式下的認知系統(tǒng)信道容量，指出通過波束成形和中繼選擇協作可有效改善系統(tǒng)性能。參考文獻[4]推導了US方式下認知中繼系統(tǒng)的中斷性能上界。

    本文主要研究了在US方式下認知系統(tǒng)通過采用不同中繼選擇協議的中斷性能，分別推導了高信噪比時基于SAF、SDF和HPRS協議的中斷概率近似表達式。仿真結果表明，中斷概率與干擾限制條件和認知用戶峰值功率密切相關，HPRS性能要優(yōu)于SAF和SDF的。
1 系統(tǒng)模型
    認知系統(tǒng)傳輸模型如圖1所示，考慮一個認知網絡包括一個授權用戶PU（Primary User）節(jié)點，一個認知用戶SU（Secondary User）源節(jié)點，一個SU目的節(jié)點和M個SU中繼節(jié)點。認知系統(tǒng)的通信過程分兩個時隙完成：第一時隙，源節(jié)點廣播信息, 中繼i(i=1,…,M)和目的節(jié)點的接收信號yi和yd,1分別為:



 

 

     

    本文理論推導了SAF、SDF和HPRS在高信噪比時認知系統(tǒng)中斷概率近似表達式，并且對其中斷概率進行了Monte Carlo仿真，結果表明，近似曲線與仿真曲線較接近，因此驗證了近似表達式的正確性，同時對比了三種協議的性能，發(fā)現HPRS中斷性能始終最優(yōu)。由于認知用戶發(fā)射節(jié)點同時需要滿足干擾限制及峰值功率限制，因此最終的中斷概率與這兩個限制條件密切相關。
參考文獻
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