認(rèn)知無線電系統(tǒng)中頻譜感知與資源分配的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的用戶開始接入并使用無線頻段。而現(xiàn)實(shí)中能夠使用的無線頻譜資源是有限的，無線通信技術(shù)的發(fā)展同時(shí)也使得頻譜資源短缺的現(xiàn)象變得十分嚴(yán)重。另一方面，在已分配的頻段中，用戶對頻譜的利用率普遍較低，這又與頻譜資源短缺這一現(xiàn)象相互矛盾。為了提高頻譜利用率，人們開始采用動(dòng)態(tài)頻譜管理方案來進(jìn)行頻譜管理，本文研究的認(rèn)知無線電技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜管理。
　　本文的研究內(nèi)容包括認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的頻譜感知算法和資源分

2、配算法，取得的創(chuàng)新性成果如下：
　　提出了四種頻譜感知算法：
　　1)基于Friedman檢驗(yàn)的協(xié)作頻譜感知算法，利用Friedman檢驗(yàn)法對多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的采樣信號進(jìn)行非參數(shù)化處理來實(shí)現(xiàn)頻譜感知，克服了天線相關(guān)性的影響，且對噪聲不確定性有很好的魯棒性；
　　2)基于信號幅度譜相關(guān)的頻譜感知算法，針對發(fā)射信號頻譜包絡(luò)具有穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)特性，通過計(jì)算接收端采樣信號幅度譜的相關(guān)性實(shí)現(xiàn)頻譜感知，該方法的感知性能同樣不受天線相關(guān)性和

3、噪聲不確定性的影響；
　　3)感知時(shí)隙和感知周期聯(lián)合優(yōu)化算法，根據(jù)不同的授權(quán)用戶出現(xiàn)概率，確定自適應(yīng)變化的干擾概率上限和機(jī)遇損失概率上限，先進(jìn)行感知時(shí)隙優(yōu)化再進(jìn)行感知周期優(yōu)化，從而使系統(tǒng)在不同授權(quán)用戶出現(xiàn)概率下始終采用最優(yōu)的感知時(shí)隙和感知周期；
　　4)基于特征向量的頻譜感知算法，針對存在類似授權(quán)用戶信號攻擊的情況，根據(jù)授權(quán)用戶基站及誠實(shí)感知用戶的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用接收信號的主特征向量實(shí)現(xiàn)頻譜感知，該方法能有效克服類似授權(quán)用戶信

4、號攻擊對感知性能的影響。
　　提出了兩種頻譜資源分配算法：
　　1)考慮認(rèn)知用戶服務(wù)質(zhì)量的信道訪問機(jī)制，針對先應(yīng)式頻譜切換機(jī)制，在確定信道訪問順序時(shí)，綜合考慮信道的平均空閑時(shí)間和信噪比，實(shí)現(xiàn)頻譜切換失敗概率和認(rèn)知用戶信道容量的聯(lián)合優(yōu)化；
　　2)雙門限頻譜資源分配算法，基于認(rèn)知無線電系統(tǒng)中Underlay頻譜共享模型，給定兩個(gè)信噪比門限，根據(jù)不同信噪比選擇不同的認(rèn)知用戶接入頻譜，對授權(quán)用戶的信道容量和認(rèn)知用戶的接入數(shù)量