3、认知无线电网络性能优化与策略分析

认知无线电网络性能优化与策略分析

1. 认知无线电网络概述

随着语音、视频、多媒体和其他高速数据应用对无线接入需求的不断增长，认知无线电网络（CRN）需要应对广泛的挑战。认知无线电（CR）应具备感知环境并自主适应变化的操作条件的能力，这种能力可通过认知周期来体现。认知周期主要包括观察、定位、决策和行动（OODA）四个阶段：
- 观察阶段 ：CR持续感知环境，为认知周期收集输入信息。
- 定位阶段 ：CR利用收集到的信息估计当前网络状态。
- 决策阶段 ：CR应用某种策略决定行动方案。
- 行动阶段 ：CR执行所选行动，完成认知周期。

然而，直接研究构成认知周期的相互依赖过程并不常见，主要原因是难以设计具有认知行为系统的分析模型。不同研究探讨了CRN的机会频谱接入能力，旨在提高频谱利用率并避免对主用户（PU）的干扰，但现有工作在频谱感知和接入的整合方面存在不足。

2. 认知周期模型构建

2.1 环境模型

考虑一个由M个信道组成的无线通信系统，每个信道在传输和空闲状态之间交替。信道的ON（传输）和OFF（空闲）周期分别对应时间间隔TON和TOFF，且这两个间隔分别服从参数为α和β的指数分布。由于信道统计独立，在时间t可供次用户（SU）使用的信道数量St（St∈{0,1,…,M}）是一个生灭过程，当St=m（m∈{0,1,…,M}）时，生率为(M - m)α，死亡率为mβ。

2.2 感知模型

CRN通过感知