[00997908]认知中继网络的相关特性及优化设计

项目属于无线通信技术领域，得到了国家自然科学基金的支持。认知中继网络中的相关性问题、鲁棒波束成形优化设计是现代无线通信系统研究和开发的基础性、关键性的科学问题，也是认知中继技术应用的瓶颈之一。该项目对此进行了深入的研究，也取得具有重要科学意义和应用价值的创新性成果。1.在国际上首次提出并揭示了认知中继网络中主次用户间的相关特性及其物理机制，同时率先建立了相应的理论模型，导出了系统性能解析表达式。针对2010年以前认知中继无线电技术研究过程中普遍忽略或有意回避主次用户间的相关性，导致理论分析结果与仿真结果差异过大且无法解释的科学问题，课题组从无线信道特性和信号的传输机制入手，考虑了主次用户间的相关性及相互干扰特性后，在国际上首次揭示了认知中继网络中主次用户间的相关特性及其物理机制。基于该相关特性，课题组率先建立了认知中继网络的传输理论模型，进而导出了相应的系统性能解析表达式。该成果为认知中继网络的优化设计及其应用奠定了坚实的理论基础和重要依据，对认知中继技术的研究、发展及其应用具有实质性的推动和贡献。2.提出并建立了求解一类分式二次约束二次规划问题的新方法，进而提出了求解认知中继网络鲁棒波束成形问题的新方法针对认知中继网络优化设计中共同存在的非凸优化与二次规划这一共性和基础性科学问题，课题组提出了一个非迭代的基于半定规划的方法及其算法，该算法计算复杂度远小于基于二阶锥规划和约束凹凸过程的迭代算法。针对范数受限的信道误差，课题组在研究最大化认知中继网络的鲁棒可达速率的优化问题过程中，采用S-procedure和秩一松弛，经过一系列等价变换，将无限数量的鲁棒约束条件转化为有限数量的分块矩阵线性不等式，将鲁棒优化问题重构为一个凸的半定规划。上述成果的学术论文先后发表在IEEE Communications Letters，IEEE Transactions on Signal Processing, IEEE Transactions on Communications，IEEE Transactions on Vehicular Technology等国际通信领域权威期刊上。20篇主要论文和10篇代表作分别被SCI他引99和83次，得到了多位IEEE会士的正面引用。