基于認(rèn)知無(wú)線電的協(xié)作感知技術(shù)研究.pdf

1、隨著認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展，頻譜動(dòng)態(tài)接入已日益走向現(xiàn)實(shí)，給解決頻譜緊張問(wèn)題提供了新的研究方向。認(rèn)知無(wú)線電的基本思想是認(rèn)知用戶通過(guò)頻譜感知檢測(cè)到周圍無(wú)線通信環(huán)境中未被主用戶使用的授權(quán)頻段（即頻譜空穴），通過(guò)動(dòng)態(tài)接入的方式使用該頻段進(jìn)行通信，達(dá)到在有限的頻譜資源條件下提高頻譜利用率的目的。認(rèn)知無(wú)線電目前的主要研究方向包括頻譜感知、頻譜分析、頻譜決策、頻譜共享、頻譜移動(dòng)性管理、路由設(shè)計(jì)、傳輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題等。在認(rèn)知無(wú)線電的技術(shù)系統(tǒng)中，頻譜

2、感知作為使用非授權(quán)頻段的先決條件近來(lái)受到廣泛關(guān)注。頻譜感知主要有兩個(gè)目的，一是認(rèn)知用戶感知到周圍環(huán)境中的頻譜空穴，對(duì)其進(jìn)行有效利用;另一個(gè)是當(dāng)授權(quán)用戶（即主用戶）需要使用被占用的頻段時(shí)，認(rèn)知用戶準(zhǔn)確檢測(cè)到，及時(shí)讓出該頻段避免對(duì)主用戶的通信產(chǎn)生干擾。
　　 本文著眼于協(xié)作檢測(cè)，這種能夠解決單個(gè)認(rèn)知用戶進(jìn)行頻譜感知時(shí)易受多徑效應(yīng)和隱終端效應(yīng)影響的頻譜感知方法，以能量檢測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)衰落信道下基于不同數(shù)據(jù)融合方法的協(xié)作感知網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)性能

3、進(jìn)行了分析。主要研究工作如下:
　　 1、提出了一種基于平方律合并這種軟融合技術(shù)的雙門限能量檢測(cè)方案，在衰落信道下研究協(xié)作頻譜感知性能。推導(dǎo)了AWGN、Rayleigh和Nakagami三種衰落信道下檢測(cè)概率公式，并定義了誤檢概率來(lái)量化系統(tǒng)檢測(cè)誤差的大小。雙門限能量檢測(cè)能夠有效降低噪聲不確定性對(duì)系統(tǒng)的影響，能使誤檢概率得到明顯改善，但同時(shí)也會(huì)降低檢測(cè)概率。針對(duì)這一問(wèn)題，使用平方律合并技術(shù)在融合中心對(duì)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中各認(rèn)知用戶的能量檢測(cè)

4、信息進(jìn)行合并。仿真結(jié)果表明，基于平方律合并技術(shù)的雙門限能量檢測(cè)方案與傳統(tǒng)能量檢測(cè)方法相比誤檢概率顯著減小，并且經(jīng)平方律分集合并后有效改善了雙門限能量檢測(cè)算法檢測(cè)概率較低的問(wèn)題。
　　 2、研究了衰落信道下基于硬融合技術(shù)的協(xié)作頻譜感知性能，結(jié)合雙門限能量檢測(cè)理論，在分析了三種衰落信道下AND規(guī)則和OR規(guī)則融合的協(xié)作能量感知檢測(cè)概率和歸一化平均感知比特?cái)?shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于簇理論的協(xié)作感知方法，規(guī)定每簇中認(rèn)知用戶與簇首間的信道為N

5、akagami信道，且簇首和融合中心通過(guò)AND準(zhǔn)則融合本地檢測(cè)信息。仿真比較了衰落信道下AND規(guī)則與OR規(guī)則的協(xié)作感知方法歸一化感知比特?cái)?shù)，以及AND規(guī)則和基于簇理論的協(xié)作感知方法檢測(cè)概率和歸一化感知比特?cái)?shù)的大小。通過(guò)分析得出，基于簇理論的協(xié)作感知算法以消耗較多的比特開(kāi)銷為代價(jià)，能夠獲得更高的檢測(cè)性能。
　　 3、對(duì)硬融合技術(shù)下的最佳決策問(wèn)題進(jìn)行了分析。在AND規(guī)則和OR規(guī)則融合協(xié)作感知的基礎(chǔ)上，使用折中兩種融合方法的更優(yōu)規(guī)則K

6、-out-of-N規(guī)則對(duì)協(xié)作感知網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)知用戶的本地能量檢測(cè)信息進(jìn)行融合，從單門限能量檢測(cè)的檢測(cè)性能推導(dǎo)出使誤差函數(shù)最小時(shí)的最佳表決數(shù)，并進(jìn)一步推導(dǎo)出雙門限能量檢測(cè)的最佳表決數(shù)公式。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了基于最佳表決數(shù)的K-out-of-N融合規(guī)則算法能明顯減小系統(tǒng)的誤差函數(shù)。
　　 綜上所述本文結(jié)合雙門限能量檢測(cè)技術(shù)，以提高系統(tǒng)的檢測(cè)性能為目標(biāo)，從不同的技術(shù)指標(biāo)入手研究了基于軟融合和硬融合技術(shù)的協(xié)作感知性能。論文的研究為設(shè)計(jì)更加有