非完美CSI下認(rèn)知雙向中繼系統(tǒng)的魯棒功率分配研究.pdf

1、在新一代移動通信系統(tǒng)中，人們對通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高。高覆蓋率、高速率、高服務(wù)質(zhì)量、低成本、低功耗已經(jīng)成為未來無線通信系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。然而，本身有限的頻譜資源卻面臨著低利用率的問題，這嚴(yán)重制約了無線通信技術(shù)的發(fā)展。認(rèn)知無線電（CR）技術(shù)可以有效提高頻譜利用率，緩解頻譜資源的緊缺現(xiàn)狀。同時(shí)，中繼技術(shù)通過提高傳輸效率、抑制相鄰小區(qū)間的干擾和增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，可以極大地提升網(wǎng)絡(luò)的性能，尤其是在雙向中繼網(wǎng)絡(luò)中采用物理層網(wǎng)

2、絡(luò)編碼技術(shù)，可以成倍的提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并且適合遠(yuǎn)距離通信。
　　在實(shí)際的無線通信環(huán)境中，由于信道干擾等各種因素的影響，信道狀態(tài)信息（CSI）往往是非完美的。尤其是信道估計(jì)誤差的存在會導(dǎo)致雙向中繼系統(tǒng)不能完全消除自干擾，從而嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的性能。因此在認(rèn)知雙向中繼系統(tǒng)中研究非完美CSI對系統(tǒng)性能的影響以及如何盡可能降低這種影響具有十分重要的意義。
　　本文針對使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼（ANC）技術(shù)的認(rèn)知雙向放大轉(zhuǎn)發(fā)（AF）中繼系統(tǒng)，在

3、非完美CSI下分別研究了基于對稱業(yè)務(wù)和非對稱業(yè)務(wù)的系統(tǒng)性能，提出了兩種功率分配優(yōu)化方案，并通過計(jì)算機(jī)仿真對不同方案下的系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析。本文的主要研究成果如下：
　　1.針對使用ANC技術(shù)的對稱業(yè)務(wù)認(rèn)知雙向AF中繼系統(tǒng)，在非完美CSI下基于最小化系統(tǒng)中斷概率，提出了一種最佳功率分配（OPA）方案。在瑞利衰落信道環(huán)境下，該方案充分考慮了主用戶與次用戶之間的干擾。通過黃金分割法的運(yùn)用以及閉式表達(dá)式的推導(dǎo)，我們給出了所有可能情況下的功

4、率分配方案。仿真結(jié)果顯示，非完美CSI嚴(yán)重影響了系統(tǒng)中斷性能，而與傳統(tǒng)的等功率（EPA）方案相比，所提OPA方案不僅具有更好的性能，而且具有較高的魯棒性；
　　2.針對使用ANC技術(shù)的非對稱業(yè)務(wù)認(rèn)知雙向AF中繼系統(tǒng)，在非完美CSI下基于最大化次用戶系統(tǒng)成功傳輸比特和速率，提出了一種最佳功率分配方案。該功率分配方案仍然受到系統(tǒng)總功率的限制和次用戶網(wǎng)絡(luò)對主用戶的干擾限制。鑒于非完美CSI和非對稱業(yè)務(wù)極大地增加了所優(yōu)化問題的復(fù)雜度，因此