認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的信道選擇和用戶協(xié)作研究.pdf

1、由于現(xiàn)有的頻譜分配和管理策略存在著頻譜利用率不高、分配不夠靈活等問題，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究使用認(rèn)知無線電來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的頻譜接入，以提高頻譜利用率。目前，采用認(rèn)知無線電技術(shù)的認(rèn)知用戶是通過對(duì)授權(quán)頻段的檢測(cè)以尋找空閑狀態(tài)信道實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜接入。由于空閑資源的出現(xiàn)具有隨機(jī)性，如果認(rèn)知用戶采用隨機(jī)的方式選擇授權(quán)頻段進(jìn)行檢測(cè)以尋找空閑信道，那么頻譜選擇的盲目性將導(dǎo)致認(rèn)知用戶的頻譜檢測(cè)效率的降低，使得認(rèn)知用戶的傳輸質(zhì)量難以得到保障，尤其是對(duì)于有傳輸速率和

2、時(shí)延要求的認(rèn)知用戶。同時(shí)，頻繁的頻譜檢測(cè)和切換也會(huì)耗費(fèi)認(rèn)知用戶的有效傳輸時(shí)間，這將限制頻譜利用率的提高。為此，如何在認(rèn)知用戶的頻譜感知、接入和切換的過程中引入機(jī)器學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)智能化地選擇目標(biāo)信道，以提高認(rèn)知用戶的頻譜檢測(cè)效率，保障傳輸質(zhì)量是目前認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的研究熱點(diǎn)。
　　 本論文針對(duì)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的信道選擇問題，對(duì)基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)的頻譜感知進(jìn)行了深入研究，研究給出了具體的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)方法和頻譜感知策略。隨后論文研究提出基于多

3、用戶協(xié)作的信道選擇方法，并給出了用戶協(xié)作方法和信息處理算法。論文最后將研究擴(kuò)展至用戶協(xié)作傳輸，并給出了協(xié)作傳輸協(xié)議和用戶隊(duì)列穩(wěn)定域模型。
　　 首先，本論文對(duì)基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)的頻譜感知給出了實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)認(rèn)知的功能架構(gòu)。論文分別對(duì)采用基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)的頻譜感知和采用隨機(jī)選擇授權(quán)頻段的頻譜感知的認(rèn)知用戶的丟包率和吞吐量進(jìn)行了理論分析和性能建模，其中基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)的頻譜感知的性能模型能夠支持對(duì)不同的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)算法的應(yīng)用性

4、能評(píng)估。同時(shí)，為了對(duì)不同的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)算法性能進(jìn)行深入評(píng)估，論文還給出了當(dāng)認(rèn)知用戶能夠確知信道未來狀態(tài)時(shí)達(dá)到的性能上界的數(shù)學(xué)模型。
　　 其次，在對(duì)采用基于業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)的頻譜感知策略的認(rèn)知用戶性能研究基礎(chǔ)上，本論文提出了一種多用戶協(xié)作信道選擇方法，并提出了基于貝葉斯理論的信息處理算法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶協(xié)作信息的融合和對(duì)目標(biāo)信道特性的推理。同時(shí)，論文給出了信息融合過程中的目標(biāo)值和其對(duì)應(yīng)不確定度的更新方法及其數(shù)學(xué)描述。在對(duì)多用戶協(xié)作信道選擇方法

5、的性能評(píng)估中，研究給出了信道選擇時(shí)延計(jì)算模型，并通過仿真，評(píng)估了協(xié)作信息的分布和更新概率因子對(duì)用戶協(xié)作信道選擇方法性能的影響。
　　 最后，本論文將用戶協(xié)作信道選擇拓展至用戶協(xié)作傳輸，提出了用戶伺機(jī)協(xié)作中繼傳輸協(xié)議。該協(xié)議利用用戶的空閑時(shí)隙進(jìn)行協(xié)作中繼傳輸，為系統(tǒng)提供分集增益，提高傳輸?shù)目煽啃?。同時(shí)，該協(xié)議可支持認(rèn)知用戶之間以及授權(quán)用戶和認(rèn)知用戶之間的協(xié)作?，F(xiàn)有的對(duì)協(xié)作分集的研究主要集中在物理層性能增益的分析上，而本論文從分析網(wǎng)