服务质量约束与信道不确定性下认知无线电系统的性能分析

本文研究了在服务质量约束和信道不确定性条件下，认知传输在时变平坦衰落信道上的性能。假设认知次用户首先执行信道感知以检测主用户的活动，然后通过训练尝试估计信道衰落系数。信道感知采用能量检测，信道估计则考虑了不同的最小均方误差估计方法。在信道感知和估计中，都可能做出错误决策，因此信道不确定性并未完全消除。在此设定下，研究了性能并探讨了信道感知与估计之间的相互作用。完成信道感知和估计任务后，次用户进行数据传输。假设发射机不知道信道衰落系数，以依赖于信道感知结果的固定功率和速率发送数据。在这些假设下，通过考虑传输的可靠性、信道感知决策及其正确性，以及建模为两状态马尔可夫过程的主用户活动演化，构建了一个状态转移模型。在数据传输阶段，考虑了对次用户的平均功率约束以限制对主用户的干扰，并施加了缓冲区长度的统计限制以考虑次用户业务的服务质量约束。通过找到认知无线电信道的有效容量，确定了这些统计服务质量约束下的最大吞吐量。给出了功率和速率策略的数值结果。