在特定的認(rèn)知無線網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)模型中。系統(tǒng)模型如圖2所示，在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)場景下，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型包括 次用戶發(fā)送端和接收端、主用戶接收端和竊聽者接收端，以及N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)。次用戶的發(fā)送 端（SU-Tx)發(fā)送信息給N-1個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)況，R2，…，U，第N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)當(dāng)做干擾源，干擾 源廣播干擾噪聲。N-1個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)（Ri，R2，…，U采用放大轉(zhuǎn)發(fā)模式，對接收到的信息不 做處理，直接轉(zhuǎn)發(fā)給次用戶接收端（SU-Rx)。主用戶接收端和竊聽者接收端距離次用戶發(fā)送 端都很遠(yuǎn)，不考慮次用戶發(fā)送端對主用戶接收端的干擾，且竊聽者接收端竊聽不到次用戶 發(fā)送端的信息。同時(shí)考慮中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息對主用戶接收端的干擾受限。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)模型中的信道均采用慢平坦的瑞利衰落信道。信道的表達(dá)式如（1)。為建立系統(tǒng)模型的 目標(biāo)函數(shù)和約束條件，公式推導(dǎo)如下：
[0026] 第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號：
(2)
[0027]其中，匕為次用戶的發(fā)射功率，f,為次用戶發(fā)送端到第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的信道狀態(tài) 信息，i= 1，2,…，N-l;s為次用戶發(fā)送端發(fā)送的信息，Vi為次用戶發(fā)送端到第i個(gè)中繼節(jié) 點(diǎn)的信道干擾噪聲。
[0028] 中繼節(jié)點(diǎn)做波束成形得到：yi=wPi(3)
[0029] 其中，Wi為波束成形因子，i= 1，2,…，N-l。
[0030] 次用戶接收端SU-Rx的信號：
[0032] 竊聽者接收端ED-Rx的信號：
[0031] (4)
[0033] 主用戶接收端TO-Rx的信號：
[0034] 其中，&，比，匕分別為第1個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到次用戶接收端、主用戶接收端和竊聽者接 收端的信道狀態(tài)信息；假設(shè)| s|2= 1，|sj2= 1，|Vi|2= 1 %~(0,4),nE~(0,ci〖）nP~(0,碎） 其中令叫=a〖=l，即信道干擾噪聲nD、njPnp都是服從均值為0,方差為1的高斯隨機(jī)變量。 nD、nE、nP分別為第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到次用戶接收端、竊聽者接收端和主用戶接收端的信道干 擾噪聲。ND，NE，NP分別為信道干擾噪聲nD，nE，nP的功率。1^為竊聽者接收端的發(fā)送功率， h為竊聽者接收端發(fā)送的干擾噪聲，k^為被選的發(fā)送干擾噪聲的中繼節(jié)點(diǎn)到竊聽者接收端 ED-Rx的信道狀態(tài)信息，&為被選的發(fā)送干擾噪聲的中繼節(jié)點(diǎn)到次用戶接收端SU-Rx的信 道狀態(tài)信息，1^為被選的發(fā)送干擾噪聲的中繼節(jié)點(diǎn)到主用戶接收端PU-Rx的信道狀態(tài)信息。
[0035] 次用戶接收端SU-Rx的信噪比：
(8) (9)
[0039]rJ,=Pjlgjl2 (10)[0040] 竊聽者接收端ED-Rx的信噪比：
(11)
[0043] (12) (13)
[0044] rJE=pjlhjl2 (14)
[0045] 主用戶接收端TO-Rx的功率：PP=YSP+TRP+TJP_NP (15)
[0046] 令：
[0047]
(16) (17)
[0049] rJP=pjlkjl2 (18)
[0050] 令：
[0051] hD=[g . . . , (19)
[0052] hE=[h . . . , (20)
[0053] hP= [k*f. . . , (21)
[0054] Ds=Diag(|fi|2，...，|f Ni|2) (22)
[0055] Dd= Diag(|gJ2, . . . , |gN-J2) (23)
[0056] De= Diag(|hJ2, . . . , |gN-J2) (24)
[0057] DP= Diag(|k: |2, . . . , |kN_:|2) (25)
[0058] ff=ww+； (26)
[0059] 則：
(27) (28) (29) (30)
[0063] PK為除發(fā)送干擾源的中繼節(jié)點(diǎn)外的N-l個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率。
[0064] 次用戶接收端的安全合速率R為：
[0065] (31)
[0066] 所以優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)和約束條件如下：
[0067]
[0068] Subject to Pp< I th PE< PT (32)
[0069] Pp- y SP+y RP+y jp+Np
[0070]PE= trace (P〇ff(DS+NR*I))
[0071] 其中，Ith為主用戶允許的最大干擾功率，PT為除發(fā)送干擾源的中繼節(jié)點(diǎn)外的N-l個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的最大的總發(fā)送功率；Pp為主用戶接收端的干擾功率；將表達(dá)式（8)、（9)、 (12)、（13)、（16)、（17)、（19)、（20)、（21)、（22)、（23)、（24)、（25)代入優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)得：
[0072]
[0073] Subject to Pp< I th PE< PT
[0074]Pp=Tsp+Tep+Tjp+Np(33)
[0075]PE= trace (P〇ff(DS+NR*I))
[0076] 上式中，W=ww+，其中w為波束成形因子，w+為w的轉(zhuǎn)置，上腳標(biāo)的" + "表示轉(zhuǎn)置。
[0077] 本發(fā)明采用模糊邏輯算法得到作為干擾源的中繼節(jié)點(diǎn)，具體步驟如下：
[0078] a?模糊化；
[0079] 模糊化需要確定模糊集合和模糊隸屬函數(shù)。本發(fā)明選取N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到次用戶接 收端的距離和中繼節(jié)點(diǎn)總的發(fā)射功率作為模糊邏輯的輸入?yún)?shù)。中繼節(jié)點(diǎn)到次用戶接收端 的信道狀態(tài)信息的模糊術(shù)語描述用&表示，中繼節(jié)點(diǎn)總的發(fā)射功率的模糊術(shù)語描述用乂 2表 示。Y表示輸出參數(shù)的模糊術(shù)語描述，即中繼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。
[0080] 將Xp&和Y分別用模糊集合表示如下：
[0081] X:= {weak,medium,strong}
[0082] X2= {low,medium,high}
[0083] Y = {unselected, considered, selected}
[0084] 上述模糊集合中，&的意思為：即根據(jù)距離的遠(yuǎn)近表示信道的狀態(tài)信息可被描述 為弱（weak)，中等（medium)，強(qiáng)（strong)。
[0085] X2表示中繼節(jié)點(diǎn)總的發(fā)射功率可被描述為低（low)、中等（medium)、高（high)。 Y表示每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)為不被選中（unselected)、可以考慮（considered)、被選中 (selected)〇
[0086] 多次仿真和分析表明，本發(fā)明中隸屬函數(shù)用的是模糊邏輯工具箱自帶的梯形隸屬 度函數(shù)。梯形隸屬度函數(shù)如圖3所示，當(dāng)某個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到次用戶接收端的距離為0. 5km的 時(shí)候，該中繼節(jié)點(diǎn)被選作干擾源，它到次用戶接收端的信道狀態(tài)信息為弱的程度是1，當(dāng)某 個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到次用戶接收端的距離為2. 5km的時(shí)候，該中繼節(jié)點(diǎn)被選作干擾源，它到次用 戶的接收端的信道狀態(tài)信息為弱的程度是〇,為強(qiáng)的程度為1。排除被選作干擾源的中繼節(jié) 點(diǎn)，其余N-1個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)射功率為ldB時(shí)，總發(fā)射功率為低的程度為1。當(dāng)N-1個(gè)中 繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)射功率為9dB時(shí)，總發(fā)射功率為低的程度為0,為高的程度為1。當(dāng)次用戶的 接收端的安全合速率為〇. 2bit/s時(shí)，該中繼節(jié)點(diǎn)被選作干擾源的程度為0。當(dāng)次用戶的接 收端的安全合速率為7. 5bit/s時(shí)，該中繼節(jié)點(diǎn)被選作干擾源的程度為1。
[0087]b.模糊規(guī)則庫
[0088] 模糊規(guī)則庫的作用是將輸入與輸出對應(yīng)起來。我們假定一種形式：公式問題"IF XJsAANDX2isB，THENYisC. "，也記為："A&B-C"。其中，A，B與C均是語言變量 的具體取值，即模糊集合。Xp&與￥是變量名。規(guī)則中的XiisAANDX2isB又稱前件， YisC又稱后件。
[0089] 表1模糊規(guī)則庫
[0090]
[0091] 本發(fā)明通過仿真和分析得到的模糊規(guī)則庫如表1所示，當(dāng)乂丨為weak，乂2為low時(shí)， 該中繼節(jié)點(diǎn)為不被選狀態(tài)。當(dāng)XiSmedium，乂2為medium時(shí)，該中繼節(jié)點(diǎn)為可以考慮。當(dāng)Xi 為strong，乂2為high時(shí)，該中繼節(jié)點(diǎn)為被選狀態(tài)。
[0092]c?去模糊化