基于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的頻譜感知與信道切換技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們對(duì)各種通信業(yè)務(wù)，特別是無(wú)線通信業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越大。在這種狀況下，頻譜資源的不可再生性和稀缺性，就直接限制了無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的研究和應(yīng)用，就是針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏和當(dāng)前實(shí)際利用效率低下的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題而提出來(lái)的，這一技術(shù)的演進(jìn)和發(fā)展，為全面提升頻譜資源效用提供了高效利用，提供了具體的技術(shù)解決方案和實(shí)施策略。
　　本論文主要針對(duì)認(rèn)知無(wú)線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的檢測(cè)開(kāi)銷、信道預(yù)測(cè)避讓、系統(tǒng)

2、效能優(yōu)化和部分認(rèn)知用戶優(yōu)選等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究，分別提出了一系列算法和策略，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。本論文的研究成果對(duì)于解決現(xiàn)實(shí)技術(shù)難點(diǎn)，推動(dòng)技術(shù)應(yīng)用具有一定的參考借鑒作用，整理如下：
　?。?）減少檢測(cè)開(kāi)銷是解決系統(tǒng)資源受限問(wèn)題的一個(gè)有效途徑。本文提出了一種基于信號(hào)能量檢測(cè)的系統(tǒng)感知優(yōu)化算法。該方法采用二元假設(shè)理論、能量檢測(cè)方法和信息融合技術(shù)，對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的虛警概率和探測(cè)概率進(jìn)行推導(dǎo)和估計(jì)，設(shè)立了基于最小檢測(cè)開(kāi)銷的約束條件，并推導(dǎo)

3、出感知用戶數(shù)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式。數(shù)學(xué)推導(dǎo)和系統(tǒng)仿真都驗(yàn)證了一定存在相應(yīng)的認(rèn)知用戶數(shù)量和感知時(shí)長(zhǎng)，能夠?qū)?yīng)于信道檢測(cè)開(kāi)銷最小值，并證明了信道檢測(cè)開(kāi)銷最小值存在的必然性和唯一性。
　?。?）及時(shí)并準(zhǔn)確地完成信道切換，是解決首要用戶和次要用戶發(fā)生碰撞相關(guān)問(wèn)題的關(guān)鍵。相比傳統(tǒng)的被動(dòng)式信道避讓方法，基于信道預(yù)測(cè)的主動(dòng)式信道切換方法明顯地具有更高的準(zhǔn)確率和更好的魯棒性。本論文采用基于主動(dòng)的信道感知模式，首先對(duì)信道資源信息進(jìn)行歷史搜集和提前預(yù)測(cè)，然

4、后根據(jù)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)來(lái)判斷定首要用戶即將出現(xiàn)的概率，同時(shí)又兼顧信道感知過(guò)程中產(chǎn)生的感知開(kāi)銷，在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上，提出了信道切換的改進(jìn)型算法。通過(guò)仿真，與已有文獻(xiàn)中給出的信道切換方法進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文的方法在對(duì)信道干擾最小的前提下，有效地降低切換次數(shù)約22％。
　?。?）考慮到認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的合作頻譜感知技術(shù)特點(diǎn)，提出了一種基于 IEEE802.22系統(tǒng)模型的系統(tǒng)效能的特征描述和優(yōu)化策略。該方法首先采系統(tǒng)效用函數(shù)

5、對(duì)認(rèn)知用戶在感知過(guò)程中的各類能量消耗與開(kāi)銷進(jìn)行了分析，然后采用吞吐量模型對(duì)系統(tǒng)的效能進(jìn)行建模表征。同時(shí)，本論文引入吞吐量歸一化函數(shù)，有效地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)能效地評(píng)估問(wèn)題。最后，在對(duì)頻譜感知工作時(shí)序分析的基礎(chǔ)上，提出最大系統(tǒng)效用的優(yōu)化算法。通過(guò)仿真驗(yàn)證了，參與感知認(rèn)知用戶的數(shù)量和感知過(guò)程的時(shí)間這兩個(gè)指標(biāo)參數(shù)與系統(tǒng)效用性能之間的相互作用關(guān)系，以及使系統(tǒng)效用性能達(dá)到最大值的基本條件。
　?。?）在分析系統(tǒng)效能優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，對(duì)優(yōu)化算法的研究