空天地一体化网络中的分层认知频谱共享
信号处理
2023-12-14 v1
摘要
在空天地一体化网络（SAGINs）中，认知频谱共享被认为是一种有前景的解决方案，它通过允许次级网络接入主网络的频谱来提高频谱效率。然而，SAGIN中的不同网络可能具有不同的服务质量（QoS）要求，传统的认知频谱共享架构无法很好地满足这些要求。例如，空中网络通常具有较高的QoS要求，但当其作为次级网络时，这些要求可能无法得到满足。为了解决这个问题，在本文中，我们为SAGINs提出了一种分层认知频谱共享架构（HCSSA），其中次级网络被划分为优先网络和普通网络。具体而言，空中和地面网络可以在对卫星终端造成的干扰低于特定阈值的条件下接入卫星网络的频谱。此外，考虑到空中网络比地面网络具有更高的优先级，我们旨在使用速率约束来确保空中网络的性能。在这两个约束条件下，我们通过联合优化空中和地面基站的发射波束成形向量，来考虑地面网络的和速率最大化。为了解决这个非凸问题，我们提出了一种基于惩罚的迭代波束成形（PIBF）方案，该方案使用了惩罚方法和逐次凸逼近技术。此外，我们还通过优化归一化波束成形向量和功率控制，开发了三种低复杂度方案。最后，我们提供了广泛的数值仿真来比较所提出的PIBF方案和低复杂度方案的性能。结果还证明了所提出的HCSSA相比传统认知频谱共享架构的优势。
引用
@article{arxiv.2312.08097,
title = {Hierarchical Cognitive Spectrum Sharing in Space-Air-Ground Integrated Networks},
author = {Zizhen Zhou and Qianqian Zhang and Jungang Ge and Ying-Chang Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.08097},
year = {2023}
}