基于參數(shù)優(yōu)化和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的頻譜感知方法研究.pdf

1、隨著各種無線電技術(shù)與業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，已有的無線電頻譜已經(jīng)無法滿足用戶的需求。根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)可知，已分配頻譜的頻譜利用率非常低，其中存在著大量的“頻譜空洞”。因此，針對(duì)解決頻譜缺乏問題的認(rèn)知無線電技術(shù)漸漸成為了通信領(lǐng)域的熱門研究方向之一。認(rèn)知無線電共有四大關(guān)鍵技術(shù)，即頻譜感知、頻譜管理、頻譜共享和頻譜移動(dòng)。其中頻譜感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電的重要前提，它主要是來用來獲得授權(quán)信道的狀態(tài)信息，以供次用戶來決定是否接入授權(quán)信道進(jìn)行通信。

2、>　　頻譜感知技術(shù)是要在保證次用戶不對(duì)主用戶造成有害干擾的前提下，提供給次用戶接入授權(quán)信道的機(jī)會(huì)的，所以這就需要頻譜感知的準(zhǔn)確度高，即感知性能要好，以對(duì)主用戶提供足夠的保護(hù)。而對(duì)于次用戶來說，其希望能夠獲得更大的接入授權(quán)信道的機(jī)會(huì)，可達(dá)到的吞吐量越大越好。隨著現(xiàn)在全球變暖問題日益嚴(yán)重，綠色通信越來越受到重視，人們對(duì)能量消耗也有了越來越多的關(guān)注，而與能量消耗和吞吐量相關(guān)的能量效率也逐漸引起了學(xué)者的研究興趣。本文就分別對(duì)感知性能、能量效率與

3、吞吐量三個(gè)方面來展開了相關(guān)的研究，并取得了一定的研究性成果。
　　本文提出了一種感知性能和能量效率聯(lián)合優(yōu)化的方法。在采用“K秩”融合準(zhǔn)則來進(jìn)行協(xié)作的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，影響系統(tǒng)性能的參數(shù)為融合準(zhǔn)則的判決門限、參與協(xié)作的次用戶數(shù)和感知時(shí)間。所以可以將優(yōu)化問題分為兩個(gè)階段，第一階段，給定感知時(shí)間，通過使錯(cuò)誤概率最小來得到最優(yōu)的判決門限和參與協(xié)作的次用戶數(shù)；第二階段，給定判決門限和參與協(xié)作的次用戶數(shù)，通過使能量效率最小來得到最優(yōu)的感知時(shí)間

4、。本文利用數(shù)學(xué)推導(dǎo)，證明了兩個(gè)優(yōu)化問題均存在最優(yōu)值，再利用聯(lián)合迭代算法可以得到綜合最優(yōu)的判決門限、次用戶數(shù)和感知時(shí)間。
　　另外，針對(duì)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的吞吐量?jī)?yōu)化問題，本文結(jié)合了頻譜預(yù)測(cè)和連續(xù)頻譜感知的研究重新設(shè)計(jì)了新的幀結(jié)構(gòu)模型。先將主用戶的頻譜劃分為兩個(gè)子頻帶，然后在一個(gè)子頻帶中加入基于隱馬爾科夫的頻譜預(yù)測(cè)，使次用戶只在預(yù)測(cè)為空閑的信道中選擇感知信道，從而提高感知到空閑頻譜的概率。而在另外一個(gè)子頻帶中進(jìn)行連續(xù)的信息傳輸，進(jìn)而提高