認(rèn)知無線電中的智能決策技術(shù)研究.pdf

1、認(rèn)知無線電(CR)是當(dāng)今無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，被認(rèn)為有望從根本上解決目前靜態(tài)頻譜管理政策造成的頻譜資源浪費(fèi)。變換域通信系統(tǒng)(TDCS)是從變換域處理和擴(kuò)頻技術(shù)發(fā)展而來的無線通信新技術(shù)，也是認(rèn)知無線電的一種收發(fā)機(jī)備選方案。
　　本文在 TDCS的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合多種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及干擾檢測技術(shù)，研究認(rèn)知無線電中的智能決策方法。認(rèn)知無線電智能決策引擎能實(shí)時(shí)感知信道、干擾、業(yè)務(wù)需求等外部環(huán)境變化，通過檢測學(xué)習(xí)機(jī)制和參數(shù)優(yōu)化策略，實(shí)時(shí)調(diào)整

2、自身參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)誤碼率、信號功率及數(shù)據(jù)吞吐量的最優(yōu)權(quán)衡。
　　本文的主要工作分為四大部分：
　　第一部分研究認(rèn)知無線電智能決策系統(tǒng)涉及的物理層技術(shù)，基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的差分變換域通信系統(tǒng)是該部分的研究重點(diǎn)。文中推導(dǎo)了基于OFDM的差分TDCS系統(tǒng)在高斯白噪聲信道下的誤碼率公式，并利用Matlab做了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明，理論公式真實(shí)可信。由于 TDCS系統(tǒng)采用剔除干擾頻點(diǎn)的方式躲避干擾，在譜罩向量設(shè)置合理時(shí)，其

3、在窄帶干擾環(huán)境下的性能逼近于在高斯白噪聲下的性能。文中還介紹了基于頻域的前向連續(xù)均值消除(FCME)干擾檢測算法，以及差分OFDM技術(shù)和快速跳頻通信(FFH)兩種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。
　　第二部分研究用以參數(shù)優(yōu)化的三種進(jìn)化算法：基本遺傳算法、基于模擬退火的改進(jìn)遺傳算法和二進(jìn)制粒子群算法，介紹了三種算法的基本原理和實(shí)現(xiàn)步驟，并利用DeJong函數(shù)和上文所述基于OFDM的差分TDCS系統(tǒng)兩種模型進(jìn)行了仿真分析和統(tǒng)計(jì)性能比較：對于DeJong

4、函數(shù)，三種算法均能收斂到最優(yōu)解，且均表現(xiàn)出較高的搜索效率，其中基本遺傳算法耗時(shí)較短，參數(shù)設(shè)置合理時(shí)收斂速度最快；模擬退火遺傳算法性能穩(wěn)定，但復(fù)雜度較高，耗時(shí)長；二進(jìn)制粒子群算法收斂最快，但性能受慣性權(quán)重及學(xué)習(xí)因子影響較大。對于基于OFDM的差分TDCS系統(tǒng)，基本遺傳算法和基于模擬退火遺傳算法存在較小概率無法收斂到最優(yōu)解，二進(jìn)制粒子群算法則表現(xiàn)優(yōu)秀：收斂代數(shù)小、搜索時(shí)間短，且全局收斂性好。
　　第三部分設(shè)計(jì)了一種基于規(guī)則的智能決策系

5、統(tǒng)，該系統(tǒng)同時(shí)支持即時(shí)消息、文件傳輸、音頻傳輸和視頻傳輸四種上層業(yè)務(wù)，可結(jié)合干擾環(huán)境和業(yè)務(wù)類型，智能選擇差分TDCS、快速跳頻或差分OFDM模式傳輸數(shù)據(jù)，并選擇適當(dāng)?shù)目垢蓴_手段。
　　基于規(guī)則的智能決策系統(tǒng)決策機(jī)制簡單、易于實(shí)現(xiàn)，但決策過程中沒有考慮信號功率的影響，且由于系統(tǒng)不具備學(xué)習(xí)功能，在某些干擾環(huán)境下無法做出最優(yōu)決策?；谏鲜隹紤]，為了更好地適應(yīng)干擾環(huán)境和業(yè)務(wù)需求，本文第四部分設(shè)計(jì)了一種基于二進(jìn)制粒子群和案例推理方法(CBR