認(rèn)知大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中基于置信加權(quán)合作頻譜感知的家庭網(wǎng)絡(luò)接入方案.pdf

1、大規(guī)模多輸入多輸出(Massive Multiple-Input Multiple-output，Massive MIMO)技術(shù)通過(guò)在宏小區(qū)基站安裝大規(guī)模天線陣列而實(shí)現(xiàn)，并通常采用時(shí)分雙工模式進(jìn)行工作以利用信道互易性，其可以大幅提高系統(tǒng)的吞吐量和能量效率，且具有很好的魯棒性，硬件實(shí)現(xiàn)成本低。然而宏小區(qū)能量的集中隨之帶來(lái)的是遠(yuǎn)離宏小區(qū)基站和用戶的區(qū)域產(chǎn)生大片頻譜空白區(qū)域。為有效利用這些區(qū)域，認(rèn)知大規(guī)模MIMO技術(shù)被提出并廣泛地加以研究。這

2、項(xiàng)技術(shù)通過(guò)在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中布置大量小范圍的認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)允許認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜的再利用，可以有效地提高系統(tǒng)總的吞吐量。
　　認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)接入方案的研究是認(rèn)知大規(guī)模MIMO中的重要問(wèn)題，即認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)何時(shí)、以何種方式接入頻譜。典型的認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)接入方案包括時(shí)分雙工接入方案、反向時(shí)分雙工接入方案、混分雙工接入方案等，這些方案具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文首先給出了一種認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)的混合時(shí)分雙工接入方案，并在此基礎(chǔ)上提出

3、了一種基于置信因素的加權(quán)合作頻譜感知方案來(lái)提高認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)性能。論文對(duì)所提方案的性能進(jìn)行了理論分析與仿真，并與其他方案作了比較。本文的主要工作如下:
　　首先，提出了認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)的混合時(shí)分雙工接入方案。傳統(tǒng)的認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)接入方案中，家庭網(wǎng)絡(luò)基站只要在檢測(cè)到宏小區(qū)基站或用戶存在活動(dòng)情況時(shí)，就必須放棄頻譜再利用機(jī)會(huì)，這降低了系統(tǒng)的頻譜分享概率?？紤]到實(shí)際環(huán)境中認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)的分布及環(huán)境差異造成通信狀況不同的情況，本文提出了一種混合

4、時(shí)分雙工接入方案，依據(jù)家庭網(wǎng)絡(luò)基站在宏小區(qū)上行與下行的能量檢測(cè)結(jié)果，認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)充分利用其分布特點(diǎn)可靈活地采用對(duì)宏小區(qū)影響最小的方式接入網(wǎng)絡(luò)。論文給出了該混合時(shí)分雙工接入方案的具體實(shí)施過(guò)程，以及吞吐量分析，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證了所提方案對(duì)系統(tǒng)吞吐量的顯著提升。
　　其次，提出了綜合置信因素的認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)加權(quán)合作頻譜檢測(cè)方案?？紤]在實(shí)際環(huán)境中，單個(gè)認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)可靠性較差，以及多個(gè)認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)干擾疊加問(wèn)題，本文針對(duì)性的提出了綜合置信

5、因素的認(rèn)知家庭網(wǎng)絡(luò)加權(quán)合作頻譜檢測(cè)方案。首先，各家庭網(wǎng)絡(luò)基站根據(jù)基站間信道的信噪比進(jìn)行動(dòng)態(tài)分組并根據(jù)分組情況實(shí)施合作頻譜感知以更新置信因子，然后使置信度高的家庭網(wǎng)絡(luò)基站更相信自己的判斷，而置信度低的家庭網(wǎng)絡(luò)基站接受其它家庭網(wǎng)絡(luò)基站的協(xié)助。論文給出了動(dòng)態(tài)分組及加權(quán)檢測(cè)的實(shí)施過(guò)程，以信息論與概率統(tǒng)計(jì)為數(shù)學(xué)工具給出了性能分析，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證了該方案的合理性，以及在對(duì)宏小區(qū)吞吐量造成較低影響的前提下，家庭網(wǎng)絡(luò)層頻譜分享概率與吞吐量的提高。<