认知无线电的跨层功率控制与自适应调制结合策略

"这篇论文‘Cross-layer combining of power control and adaptive modulation with truncated ARQ for cognitive radios (2008年)’发表于2008年9月，作者是程士伦和杨真，分别来自南京邮电大学信号处理与传输研究所和中国移动通信集团山东有限公司济南分公司。文章发表在《中国邮电大学学报》英文版，第15卷第3期，页码19-23。" 本文主要探讨了认知无线电中的一种跨层优化策略，该策略结合了物理层的功率控制和自适应调制以及介质访问控制层的截断自动重传请求（Truncated Automatic Repeat reQuest, T-ARQ）机制，以最大化吞吐量并满足用户需求。 1. 认知无线电（Cognitive Radio）：认知无线电是一种智能无线通信系统，能够感知环境、识别频谱空闲资源，并动态调整其操作参数以适应环境变化，同时尊重授权用户的频谱使用权。 2. 跨层设计：跨层设计是通信系统优化的一种方法，它打破了传统的协议栈层次结构，允许不同层次的参数相互作用，以实现整体性能的最优。在此文中，跨层设计将物理层的功率控制和调制技术与MAC层的T-ARQ结合起来，以提高系统效率。 3. 功率控制：功率控制是指在通信系统中调整发射机的功率输出，以确保服务质量（QoS）、减少干扰、延长电池寿命或优化网络覆盖。在认知无线电中，功率控制尤为重要，因为它可以帮助避免对主用户的干扰。 4. 自适应调制：自适应调制是一种根据信道条件动态改变调制方式的技术，以优化数据传输速率和可靠性。在信道质量好的情况下，可以使用更高阶的调制，提高数据传输速率；反之，当信道条件差时，会切换到更低阶的调制，以保证通信的稳定性。 5. 截断自动重传请求（T-ARQ）：T-ARQ是ARQ（Automatic Repeat reQuest）的一种变体，它限制了重传次数，如果在设定的重传次数内数据包仍未成功接收，系统会停止重传并丢弃该包。这种方式有助于减少网络拥塞，提高系统效率。 6. 吞吐量最大化：通过上述跨层优化策略，可以有效地调节发射机功率，减少错误率，从而提高总的吞吐量，即系统在单位时间内传输的数据量。 7. 模拟结果：论文中的模拟结果证明了这种结合功率控制、自适应调制和T-ARQ的方法能够有效管理发射功率，显著提升系统的吞吐量。 关键词：认知无线电、截断ARQ、功率控制、自适应调制、跨层设计 该研究提出了一种创新的策略，将物理层与MAC层的关键技术结合，以解决认知无线电系统中的吞吐量优化问题，对于理解和应用认知无线电技术具有重要的理论和实践意义。