認(rèn)知無(wú)線電中頻譜感知策略的研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的高速發(fā)展，下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將更加復(fù)雜，且同時(shí)具有多樣性、異構(gòu)性和智能性的特點(diǎn)。就無(wú)線通信系統(tǒng)而言，頻譜作為非常珍貴的自然資源在過去的幾十年間一直是研究與開發(fā)工作中一個(gè)焦點(diǎn)。面對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線業(yè)務(wù)的爆炸式發(fā)展，傳統(tǒng)的頻譜管理策略與機(jī)制呈現(xiàn)出很多的缺點(diǎn)與弊端。傳統(tǒng)的頻譜管理機(jī)制不能夠?qū)︻l譜資源進(jìn)行合理的分配與再利用，導(dǎo)致了目前非常珍貴的頻譜資源處在十分低效的利用狀態(tài)，阻礙了無(wú)線通信的發(fā)展。
　　 為了解決當(dāng)前頻譜

2、利用率低的問題，認(rèn)知無(wú)線電的概念一經(jīng)提出便受到了工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，被視為擁有巨大潛力的未來網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。認(rèn)知無(wú)線電的基本思想是：通過機(jī)會(huì)地接入空閑頻譜資源來提高頻譜利用率，采用先進(jìn)的通信手段提高頻譜的利用效率。認(rèn)知無(wú)線電概念中的頻譜接入機(jī)會(huì)或者空閑頻譜資源是通過頻譜感知獲得的?？梢姡l譜感知在認(rèn)知無(wú)線電中起著非常關(guān)鍵的作用。本文從多個(gè)角度對(duì)認(rèn)知無(wú)線電中的頻譜感知策略進(jìn)行了研究。一方面、為單用戶頻譜感知設(shè)計(jì)了感知開銷控制策略；另一

3、方面、為多用戶協(xié)作感知設(shè)計(jì)了低開銷、低復(fù)雜度的協(xié)作策略與數(shù)據(jù)融合規(guī)則。本文所取得的成果簡(jiǎn)述如下：
　　 1.為了改善傳統(tǒng)的基于單閾值判決感知策略感知開銷大的問題，本文首次為頻譜感知引入了多閾值檢測(cè)技術(shù)，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整感知時(shí)隙的長(zhǎng)度降低由頻譜感知引入的開銷。通過理論分析，證明了所提出的感知策略在幾乎沒有增加操作復(fù)雜度的情況下能夠明顯改善次級(jí)用戶的頻譜利用率。
　　 2.傳統(tǒng)的頻譜復(fù)用機(jī)制認(rèn)為頻譜空洞(spectrum spa

4、ce)只存在“黑”(頻譜不可用)、“白”(頻譜可用)這兩種狀態(tài)，而最新的研究指出頻譜空洞(spectrum space)存在具有“灰度(grey)”的情況。本文首次針對(duì)“灰色”頻譜空洞，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的感知策略。通過對(duì)頻譜感知時(shí)隙和感知周期進(jìn)行合理地調(diào)度，使次級(jí)用戶能夠充分利用“灰洞”來提高頻譜利用率。
　　 通過理論分析與優(yōu)化，本文提出了感知策略的優(yōu)化算法，使次級(jí)用戶能夠高效地獲得最佳的感知策略配置，工作在最佳工作狀態(tài)。
　

5、　 3.為了降低協(xié)作感知的開銷，提出了擁有最小開銷的協(xié)作感知策略。在此策略中，每個(gè)協(xié)作用戶僅需向數(shù)據(jù)融合中心匯報(bào)“1”比特的感知信息，且數(shù)據(jù)融合中心不需要像傳統(tǒng)策略那樣下發(fā)感知配置。針對(duì)所提出的策略，研究出滿足不同感知性能約束與感知目標(biāo)的低復(fù)雜度決策融合算法。
　　 4.為了改善基于決策融合算法的協(xié)作感知性能，研究了基于多比特?cái)?shù)據(jù)融合的協(xié)作感知策略。文獻(xiàn)顯示目前未有有效的方法對(duì)多比特?cái)?shù)據(jù)融合的性能進(jìn)行估計(jì)，使多比特?cái)?shù)據(jù)融合下的

6、感知性能不能被有效地優(yōu)化。給協(xié)作感知策略的設(shè)計(jì)造成了障礙，所以目前其相關(guān)工作較少。本文利用經(jīng)典的量化理論，從信號(hào)量化角度研究出一套能夠?qū)Χ啾忍財(cái)?shù)據(jù)融合下感知性能進(jìn)行有效估計(jì)的方法，使協(xié)作頻譜感知的虛警概率和檢測(cè)概率能夠以閉式表達(dá)式形式給出，為多比特?cái)?shù)據(jù)融合的感知策略設(shè)計(jì)提供了有力的理論支撐。此外，針對(duì)一些經(jīng)典量化方案，還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的優(yōu)化方法。
　　 5.第四章介紹了由我們所發(fā)現(xiàn)的空間虛警問題?？臻g虛警是認(rèn)知無(wú)線電感知中的特有問題