IRS輔助的感知增強(qiáng)認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)資源分配方案

李 飛 吳少聰 李 汀 季 薇 梁 彥 宋云超

（1.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，江蘇南京 210003；2.南京郵電大學(xué)電子與光學(xué)工程學(xué)院，江蘇南京 210003）

1 引言

全球范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（例如手機(jī)平板、各類傳感器、可穿戴設(shè)備等）的數(shù)量預(yù)計(jì)將從70億上升至220億，為未來(lái)的萬(wàn)物互聯(lián)奠定基礎(chǔ)。然而在過(guò)去的幾十年里，大部分可用頻譜已被用于高速通信服務(wù)。這導(dǎo)致了無(wú)線通信系統(tǒng)中的頻譜資源稀缺問(wèn)題［1］。另一方面，大量可用頻譜的利用率并不高。為提升通信系統(tǒng)的頻譜利用率，學(xué)界提出了基于共享的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)（Cognitive Radio，CR）［2-3］。CR網(wǎng)絡(luò)可以在保證主網(wǎng)絡(luò)用戶（Primary Users，PUs）服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）約束的前提下授權(quán)次網(wǎng)絡(luò)用戶（Secondary Users，SUs）使用未經(jīng)授權(quán)的頻譜資源，從而提高頻譜利用率［4-6］。次網(wǎng)絡(luò)的接入方式主要有機(jī)會(huì)接入，頻譜共享以及感知增強(qiáng)頻譜共享。機(jī)會(huì)接入方案旨在僅當(dāng)PUs 不使用頻譜資源時(shí)由SUs使用，雖然沒(méi)有對(duì)主用戶的干擾，但次用戶的平均傳輸速率不高。頻譜共享方案則不論P(yáng)Us是否使用都授權(quán)SUs 使用頻譜資源，但是無(wú)法同時(shí)約束對(duì)PUs的干擾及提高SUs的傳輸速率。感知增強(qiáng)頻譜共享則可以根據(jù)次基站的感知結(jié)果動(dòng)態(tài)分配不同情形下的功率，實(shí)現(xiàn)在保證PUs 的QoS 前提下最大程度上提高SUs的傳輸速率。頻譜感知作為機(jī)會(huì)接入模式和感知增強(qiáng)頻譜共享的重要一環(huán)，是實(shí)現(xiàn)后續(xù)頻譜切換和頻譜共享的前提。常見(jiàn)的頻譜檢測(cè)方法有匹配濾波法、循環(huán)平穩(wěn)檢測(cè)法和能量檢測(cè)法。其中，匹配濾波法［7］和循環(huán)平穩(wěn)檢測(cè)法［8］需要大量的主網(wǎng)絡(luò)用戶先驗(yàn)知識(shí)，雖然檢測(cè)性能好，但是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，有很強(qiáng)的局限性。……