基于認知無線網(wǎng)絡的頻譜感知與信道切換技術研究.pdf

1、隨著社會的進步和科技的發(fā)展，人們對各種通信業(yè)務，特別是無線通信業(yè)務的需求越來越大。在這種狀況下，頻譜資源的不可再生性和稀缺性，就直接限制了無線通信技術發(fā)展與應用。認知無線電技術的研究和應用，就是針對無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏和當前實際利用效率低下的現(xiàn)實問題而提出來的，這一技術的演進和發(fā)展，為全面提升頻譜資源效用提供了高效利用，提供了具體的技術解決方案和實施策略。
　　本論文主要針對認知無線認知網(wǎng)絡技術中的檢測開銷、信道預測避讓、系統(tǒng)

2、效能優(yōu)化和部分認知用戶優(yōu)選等關鍵技術問題進行研究，分別提出了一系列算法和策略，并進行了仿真驗證。本論文的研究成果對于解決現(xiàn)實技術難點，推動技術應用具有一定的參考借鑒作用，整理如下：
　　（1）減少檢測開銷是解決系統(tǒng)資源受限問題的一個有效途徑。本文提出了一種基于信號能量檢測的系統(tǒng)感知優(yōu)化算法。該方法采用二元假設理論、能量檢測方法和信息融合技術，對無線通信系統(tǒng)的虛警概率和探測概率進行推導和估計，設立了基于最小檢測開銷的約束條件，并推導

3、出感知用戶數(shù)量的數(shù)學表達式。數(shù)學推導和系統(tǒng)仿真都驗證了一定存在相應的認知用戶數(shù)量和感知時長，能夠對應于信道檢測開銷最小值，并證明了信道檢測開銷最小值存在的必然性和唯一性。
　?。?）及時并準確地完成信道切換，是解決首要用戶和次要用戶發(fā)生碰撞相關問題的關鍵。相比傳統(tǒng)的被動式信道避讓方法，基于信道預測的主動式信道切換方法明顯地具有更高的準確率和更好的魯棒性。本論文采用基于主動的信道感知模式，首先對信道資源信息進行歷史搜集和提前預測，然

4、后根據(jù)實時采集數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)來判斷定首要用戶即將出現(xiàn)的概率，同時又兼顧信道感知過程中產(chǎn)生的感知開銷，在現(xiàn)有算法的基礎上，提出了信道切換的改進型算法。通過仿真，與已有文獻中給出的信道切換方法進行數(shù)據(jù)對比，實驗結果表明本文的方法在對信道干擾最小的前提下，有效地降低切換次數(shù)約22％。
　　（3）考慮到認知無線網(wǎng)絡中的合作頻譜感知技術特點，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、對認知用戶在感知過程中的各類能量消耗與開銷進行了分析，然后采用吞吐量模型對系統(tǒng)的效能進行建模表征。同時，本論文引入吞吐量歸一化函數(shù)，有效地簡化了系統(tǒng)能效地評估問題。最后，在對頻譜感知工作時序分析的基礎上，提出最大系統(tǒng)效用的優(yōu)化算法。通過仿真驗證了，參與感知認知用戶的數(shù)量和感知過程的時間這兩個指標參數(shù)與系統(tǒng)效用性能之間的相互作用關系，以及使系統(tǒng)效用性能達到最大值的基本條件。
　?。?）在分析系統(tǒng)效能優(yōu)化算法的基礎上，對優(yōu)化算法的研究