認知無線網(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)界研究使用認知無線電來實現(xiàn)動態(tài)的頻譜接入，以提高頻譜利用率。目前，采用認知無線電技術(shù)的認知用戶是通過對授權(quán)頻段的檢測以尋找空閑狀態(tài)信道實現(xiàn)動態(tài)頻譜接入。由于空閑資源的出現(xiàn)具有隨機性，如果認知用戶采用隨機的方式選擇授權(quán)頻段進行檢測以尋找空閑信道，那么頻譜選擇的盲目性將導(dǎo)致認知用戶的頻譜檢測效率的降低，使得認知用戶的傳輸質(zhì)量難以得到保障，尤其是對于有傳輸速率和

2、時延要求的認知用戶。同時，頻繁的頻譜檢測和切換也會耗費認知用戶的有效傳輸時間，這將限制頻譜利用率的提高。為此，如何在認知用戶的頻譜感知、接入和切換的過程中引入機器學(xué)習(xí)，實現(xiàn)智能化地選擇目標信道，以提高認知用戶的頻譜檢測效率，保障傳輸質(zhì)量是目前認知無線網(wǎng)絡(luò)中的研究熱點。
　　 本論文針對認知無線網(wǎng)絡(luò)中的信道選擇問題，對基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計學(xué)習(xí)和預(yù)測的頻譜感知進行了深入研究，研究給出了具體的業(yè)務(wù)預(yù)測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)議和用戶隊列穩(wěn)定域模型。
　　 首先，本論文對基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計學(xué)習(xí)和預(yù)測的頻譜感知給出了實現(xiàn)業(yè)務(wù)認知的功能架構(gòu)。論文分別對采用基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計學(xué)習(xí)和預(yù)測的頻譜感知和采用隨機選擇授權(quán)頻段的頻譜感知的認知用戶的丟包率和吞吐量進行了理論分析和性能建模，其中基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計學(xué)習(xí)和預(yù)測的頻譜感知的性能模型能夠支持對不同的業(yè)務(wù)預(yù)測算法的應(yīng)用性

4、能評估。同時，為了對不同的業(yè)務(wù)預(yù)測算法性能進行深入評估，論文還給出了當認知用戶能夠確知信道未來狀態(tài)時達到的性能上界的數(shù)學(xué)模型。
　　 其次，在對采用基于業(yè)務(wù)預(yù)測的頻譜感知策略的認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，以實現(xiàn)對用戶協(xié)作信息的融合和對目標信道特性的推理。同時，論文給出了信息融合過程中的目標值和其對應(yīng)不確定度的更新方法及其數(shù)學(xué)描述。在對多用戶協(xié)作信道選擇方法

5、的性能評估中，研究給出了信道選擇時延計算模型，并通過仿真，評估了協(xié)作信息的分布和更新概率因子對用戶協(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，提出了用戶伺機協(xié)作中繼傳輸協(xié)議。該協(xié)議利用用戶的空閑時隙進行協(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，該協(xié)議可支持認知用戶之間以及授權(quán)用戶和認知用戶之間的協(xié)作?，F(xiàn)有的對協(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)