復(fù)合衰落信道下的合作頻譜感知性能分析.pdf

1、頻譜感知技術(shù)是認(rèn)知無線電技術(shù)中最重要的技術(shù)之一。早期的頻譜感知技術(shù)是單一信道下的頻譜感知方案，即信號(hào)遭受單一衰落時(shí)的影響，而在實(shí)際無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信號(hào)遭受的衰落不會(huì)是單一的，而是多種衰落同時(shí)存在。本文主要研究在復(fù)合信道（多徑衰落與陰影衰落同時(shí)存在）下的三種融合準(zhǔn)則的頻譜感知的性能，以及在復(fù)合信道下如何選擇合適的分析模型用于研究頻譜感知。主要應(yīng)用的軟件是Wolfram Mathematica9軟件和MATLAB_R2012a軟件。

2、>　　本文研究的是瑞利衰落與陰影衰落同時(shí)存在的復(fù)合信道、Nakagami衰落與陰影衰落同時(shí)存在的復(fù)合信道。因?yàn)楹献鳈z測(cè)能通過多用戶進(jìn)行感知來有效地提高檢測(cè)性能，并且決策融合對(duì)信道帶寬要求不大，能節(jié)省通訊開銷，因此本文采用決策融合。常用的三種融合準(zhǔn)則包括：OR準(zhǔn)則、AND準(zhǔn)則及Majority準(zhǔn)則。本文主要研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)如下：
　　1．在單一衰落信道的檢測(cè)概率基礎(chǔ)上，通過一些公式的近似計(jì)算、指數(shù)函數(shù)與疊加運(yùn)算的轉(zhuǎn)換、指數(shù)函數(shù)的積分運(yùn)

3、算及第二類合流超幾何函數(shù)（U(；；)）的轉(zhuǎn)換等，推導(dǎo)得出復(fù)合信道的檢測(cè)概率計(jì)算表達(dá)公式，及其使用時(shí)所需滿足的限制條件。計(jì)算復(fù)合信道模型的主要方法有：直接積分方法、K或KG分布方法。K、KG分布是最近提出的常用的復(fù)合模型，用于本文中解決復(fù)雜難解的積分問題。K分布是瑞利分布與伽瑪分布的混合分布，用于近似計(jì)算瑞利衰落與陰影衰落同時(shí)存在的復(fù)合信道。KG分布是Nakagami分布與伽瑪分布的混合分布，用于近似計(jì)算Nakagami衰落與陰影衰落同時(shí)

4、存在的復(fù)合信道。
　　2．通過蒙特卡羅仿真分析三種不同信道（單一瑞利信道、單一陰影衰落信道、瑞利衰落與陰影衰落混合的復(fù)合信道）下的檢測(cè)性能，得出單一衰落信道與復(fù)合衰落信道的檢測(cè)性能存在明顯的差異，且復(fù)合信道一定更符合實(shí)際無線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境。因此，得到結(jié)論：復(fù)合信道的頻譜感知技術(shù)有重大的研究意義。
　　3．根據(jù)K、KG分布模型使用的限制條件以及復(fù)雜的積分問題，在不同的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下我們分別采用以下的方法進(jìn)行研究：
　?。?

5、）在小網(wǎng)絡(luò)、弱或中等陰影衰落、低信噪比下，僅采用蒙特卡羅的方法進(jìn)行研究復(fù)合信道下的檢測(cè)概率。
　　（2）在小網(wǎng)絡(luò)、弱或中等陰影衰落、高信噪比信道中，采用直接積分的方法進(jìn)行研究分析，通過用Matlab對(duì)直接積分的理論仿真及結(jié)合蒙特卡羅仿真來進(jìn)行編程。
　?。?）在小網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)陰影衰落信道中，采用直接積分的理論仿真及蒙特卡羅仿真相結(jié)合的方法進(jìn)行頻譜感知性能的分析。
　?。?）在大網(wǎng)絡(luò)中，主要采用K或KG分布模型進(jìn)行理論分析研

6、究，采用Wolfram Mathematica9軟件對(duì)第二類合流超幾何函數(shù)U(；；)進(jìn)行編程，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到MATLAB_R2012a軟件中來對(duì)檢測(cè)概率進(jìn)行仿真。并且有蒙特卡羅仿真進(jìn)行驗(yàn)證。
　　4．本文分析比較在瑞利與陰影衰落同時(shí)存在的復(fù)合信道下，三種常用決策融合準(zhǔn)則的檢測(cè)性能優(yōu)劣。得出結(jié)論如下：
　　（1）在小網(wǎng)絡(luò)，弱、中等、強(qiáng)陰影衰落度信道中，OR準(zhǔn)則的頻譜感知性能最優(yōu)，Majority準(zhǔn)則次之，AND準(zhǔn)則的頻譜感知性能

7、最差。
　?。?）在大網(wǎng)絡(luò)，弱陰影衰落信道中，Majority準(zhǔn)則是最優(yōu)的融合準(zhǔn)則，AND準(zhǔn)則是最差的融合準(zhǔn)則。
　　（3）在大網(wǎng)絡(luò)，陰影衰落強(qiáng)度適中或較強(qiáng)信道中，OR準(zhǔn)則的頻譜感知性能最優(yōu)，AND準(zhǔn)則的頻譜感知性能最差。
　　5．主要分析在Nakagami衰落與陰影衰落同時(shí)存在的復(fù)合信道下，最優(yōu)的融合準(zhǔn)則，Nakagami參數(shù)m對(duì)頻譜性能的影響及變化趨勢(shì)。
　　（1）在小網(wǎng)絡(luò)中，無論Nakagami參數(shù)m的如何

8、變化（m=1、2、3），OR準(zhǔn)則都是最優(yōu)的融合準(zhǔn)則。
　?。?）在小網(wǎng)絡(luò)，弱陰影衰落信道中，OR準(zhǔn)則的頻譜感知性能隨Nakagami參數(shù)m的變大而降低。
　?。?）在小網(wǎng)絡(luò)，中等陰影衰落信道中，當(dāng)平均信噪比較低時(shí)，OR準(zhǔn)則的頻譜感知性能隨Nakagami參數(shù)m的變大而降低，當(dāng)平均信噪比較高時(shí)，OR準(zhǔn)則的頻譜感知性能隨Nakagami參數(shù)m的變大而增大。
　?。?）在小網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)陰影衰落信道中，OR準(zhǔn)則的頻譜感知性能隨Na