تکنولوژی رادیو شناختمند راهکاری برای افزایش کارآیی طیفی است. چالش اصلی این تکنولوژی افزایش سرویس دهی به کاربران غیر اختصاصی(su) ضمن تضمین کیفیت سرویس کاربران اختصاصی(pu) میباشد. به همین منظور در سالهای اخیر الگوریتمهای پرتوسازی و تخصیص توان با ملاکهای متفاوتی ارائه شده است. در این پایان نامه پس از بررسی کارهای مرتبط، الگوریتمهای نوینی به منظور بهینه سازی پرتوسازی فروسو و تخصیص توان در سیستم رادیو شناختمند چند ورودی چند خروجی(mimo) جهت افزایش کارایی طیفی بررسی میگردد. در الگوریتم نخست، نسبت کل تعداد بیتهای صحیح دریافتی به کل توان ارسالی در چارچوب رابطه بین نسبت سیگنال به تداخل بعلاوه نویز pu و نسبت سیگنال به تداخل بعلاوه نویز su و نیز کل توان ارسالی ایستگاه پایه بیشینه میگردد. بعبارت دیگر، با توجه به اولویت pu نسبت به su در استفاده از طیف فرکانسی، ابتدا ضریبی بین نسبت سیگنال به تداخل بعلاوه نویز pu و su در نظر گرفته میشود. پس از تضمین اولویت pu، با توجه به قید کل توان ارسالی، نسبت کل بیتهای صحیح دریافتی به کل توان ارسالی بیشینه میگردد. دومین الگوریتم مورد بررسی در چارچوب آستانه ای برای نسبت سیگنال به تداخل بعلاوه نویز pu ها و کل توان ارسالی ایستگاه پایه، کیفیت سرویس pu ها را تضمین کرده و با پرتوسازی همکارانه و تقسیم کل توان ارسالی بین pu ها و su ها، نسبت مجموع سیگنال به مجموع تداخل بعلاوه نویز su ها را بیشینه میکند. چنانچه با پرتوسازی کارا نسبت سیگنال به تداخل بعلاوه نویز pu برای هر pu به حد آستانه مورد نیاز نرسد، توانی به su ها اختصاص داده نخواهد شد و تمام توان به pu ها داده میشود. همچنین در این حالت پرتوسازی با استفاده از بهینه سازی محدب انجام خواهد شد. به منظور مقایسه کارآیی روشهای پیشنهادی با کارهای مرتبط انجام شده، کارکرد الگوریتمها شبیه سازی شده و برتری روشهای پیشنهادی نسبت به کارهای انجام شده نشان داده میشود. در گام بعدی الگوریتم پیشنهادی مبتنی بر بیشینه نسبت مجموع سیگنال به مجموع تداخل بعلاوه نویز su ها به سیستمهای شناختمند با ساختار mimo-ofdma گسترش داده میشود و بهینه سازی پرتوسازی و تخصیص توان در مسیر فروسوی شبکه رادیو شناختمند در هر یک از زیر کانالهای سیستم mimo-ofdma انجام خواهد شد. با انجام شبیه سازی، کارکرد این الگوریتم در سیستمهای شناختمند با ساختار ofdma با روشهای ارائه شده قبلی مقایسه میگردد.

موضوع رساله حاضر، تخصیص منابع و پرتوسازی در شبکه های رله رادیو شناختی است. تأکید اصلی در تخصیص منابع و پرتوسازی، تخصیص توان فرستنده کاربر اولیه (pu) و ثانویه (su) و نیز انتخاب گره رله و همچنین یافتن بردارهای پرتوسازی فرستنده و گیرنده کاربر اولیه و ثانویه، در قالب سیستم رله رادیو شناختی underlay می باشد. همچنین تحلیل کارایی انرژی و مصالحه بین کارایی انرژی و کارایی طیفی مورد بررسی قرار می گیرد. پژوهشهای انجام شده در این رساله را می توان به سه حوزه تقسیم بندی نمود.