異構(gòu)CRN的高效聯(lián)合子信道選擇與資源分配

　　認知無線電網(wǎng)絡(luò)（CRN）通過允許次要用戶（SUS）機會性地訪問主要用戶（PUS）的許可頻譜，有望顯著提高頻譜利用率，在由多個異構(gòu)集成的CRN組成的CRN場景中，具有多個接口的SUS可能需要UCT頻譜切換到目標子信道。結(jié)合目標子信道上切換SUS的中斷延遲和傳輸性能，提出了在服務(wù)質(zhì)量（QoS）約束下，最大限度地提高所有被中斷SUS能量效率的子信道選擇和資源分配優(yōu)化問題，并通過應(yīng)用G迭代算法和拉格朗日對偶法。數(shù)值結(jié)果表明了該方案的有效性。

　　認知無線電網(wǎng)絡(luò)（CRN）作為一種革命性的提高頻譜利用率的技術(shù)，近年來受到學(xué)術(shù)界和業(yè)界的廣泛關(guān)注。在CRN中，頻譜資源可以在主要用戶（pus）和次要用戶（sus）之間共享，允許sus機會性地訪問pus的許可帶，而不影響pus的通信。

　　多個具有異構(gòu)接入技術(shù)的CRN可能在某些地理區(qū)域共存，導(dǎo)致CRN異源集成，其中，具有多個接口的SUS可能必須進行頻譜切換，并切換到同一CRN內(nèi)或不同CRN之間的另一個頻譜，因為服務(wù)信道或AR的退化。膿的對手對于一個切換SU，目標頻譜的選擇方案尤其重要，因為它可能會顯著影響傳輸性能和用戶服務(wù)質(zhì)量（QoS）。

　　近年來，人們提出了幾種用于CRN的頻譜選擇方案。在只允許SUS切換到相鄰信道的情況下，考慮了信道切換的靈活性，推導(dǎo)了一個連續(xù)時間馬爾可夫模型來分析SUS的強制終止和阻塞概率。在中，作者提出了一種在CRN中確定切換SU初始信道和目標信道的概率方法，并選擇傳輸時間最小的最優(yōu)信道作為切換目標信道。參考文獻提出了一種具有搶先恢復(fù)優(yōu)先權(quán)（PRP）的CRN M/G/1排隊網(wǎng)絡(luò)模型，分析了SUS在排隊時的等待延遲，選擇等待延遲最小的頻譜作為切換信道。

　　近年來，人們提出了幾種用于CRN的頻譜選擇方案。在只允許SUS切換到相鄰信道的情況下，考慮了信道切換的靈活性，推導(dǎo)了一個連續(xù)時間馬爾可夫模型來分析SUS的強制終止和阻塞概率。在中，作者提出了一種在CRN中確定切換SU初始信道和目標信道的概率方法，并選擇傳輸時間最小的最優(yōu)信道作為切換目標信道。參考文獻提出了一種具有搶先恢復(fù)優(yōu)先權(quán)（PRP）的CRN M/G/1排隊網(wǎng)絡(luò)模型，分析了SUS在排隊時的等待延遲，選擇等待延遲最小的頻譜作為切換信道。

　　盡管CRN已經(jīng)考慮了頻譜選擇/切換問題，但以往的大多數(shù)工作都集中在單個SU的切換或頻譜選擇方案的設(shè)計上，但是，很有可能多個SUS同時進行切換，例如，多個SUS占用同一PU的許可信道。由于PU到達，必須中斷傳輸并切換到其他通道。在這種情況下，會產(chǎn)生多個SUS的頻譜切換過程，由于SUS之間的資源競爭，因此不能簡單地從單用戶情況擴展到單用戶情況。此外，以往的頻譜選擇/切換工作大多沒有考慮切換目標信道的資源分配和傳輸性能優(yōu)化，可能導(dǎo)致不希望的傳輸質(zhì)量或SUS頻繁切換。

　　事實上，在以往的研究中，對SUS的資源分配和傳輸性能優(yōu)化問題進行了研究。研究了SUS的動態(tài)信道和功率分配問題，根據(jù)SUS的業(yè)務(wù)需求，提出了一種啟發(fā)式優(yōu)化算法和一種次優(yōu)算法。研究了CRN的聯(lián)合傳輸時間和功率分配問題，提出了一種優(yōu)化的時頻域資源分配方案，以最大限度地提高SUS的總?cè)萘俊５?，沒有共同考慮頻譜切換問題。

　　本文考慮了多切換SUS的聯(lián)合子信道選擇和資源分配問題。在選擇最佳信道和分配切換SUS的發(fā)射功率時，綜合考慮了信道等待時間、切換時間和信道特性等因素。我們將聯(lián)合子信道選擇和資源分配問題作為一個優(yōu)化問題，目標函數(shù)是CRN中切換SUS的總能效。應(yīng)用迭代算法和拉格朗日對偶法，求解優(yōu)化問題，得到SUS的最優(yōu)切換子信道選擇和功率分配策略。

　　論文的其余部分組織如下。第二節(jié)描述了本文所考慮的系統(tǒng)模型。在第三節(jié)中，檢查了切換SUS的中斷時間。提出的聯(lián)合優(yōu)化方案見第四節(jié)，第五節(jié)討論了優(yōu)化問題的解決方案，第六節(jié)給出了仿真結(jié)果，最后在第七節(jié)總結(jié)本文。