认知无线电中资源优化问题的研究*

鲍晶晶， 何思源

0 引言

认知无线电系统允许认知用户通过频谱监听接入暂时未被使用的主用户授权信道进行数据传输却不会对主用户系统造成有害干扰。频谱监听可用于确定频谱可用性，在认知无线电系统中起了重要作用。

两个与频谱监听相关参数：漏检概率和虚警概率。前者表示认知用户传输对主用户系统的干扰，后者决定了认知用户接入可用频谱的机会。许多研究者作了监听精确度与系统吞吐量折中关系方面的研究。文献[1-2]在检测概率约束下，通过优化监听时间使认知无线电系统吞吐量最大。文献[3-4]研究了基于 OFDM认知无线电系统不同子载波判决门限选择优化问题，但未考虑各子载波功率分配。OFDM具有动态分配用户资源的优点。已有文献[5-7]研究了基于OFDM认知无线电系统认知用户资源分配，以改善现有频谱使用率，但这些都基于认知用户数据传输时隙，主用户不会再次出现这种假设，由于每个用户信道统计特征不同及无线信道时变衰落性，该假设不符合实际。

文中在考虑了主用户活动基础上，研究了基于OFDM认知无线电系统总有效可达吞吐量最优化问题。

1 系统模型和问题描述

1.1 系统模型

考虑一个主用户的宽带通信系统，宽带信道被分成 N个不重叠的窄带子信道。假设只有一个主用户和一个认知用户占用所有子信道，主用户活动服从指数分布的马尔科夫模型，其忙/闲状态的平均持续时间分别记为β0和β1[2]，每tp时间产生的主用户数据包被立即随机发送到子信道上，假设认知用户总有数据包发送，令分别表示认知基站与认知用户之间、主用户与认知用户之间及认知基站与主用户之间的瞬时信道增益。……