認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作頻譜感知關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)展，各種新型無線接入方式不斷涌現(xiàn)（如，無線局域網(wǎng)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙等），導(dǎo)致了無線頻譜資源越來越緊缺。認(rèn)知無線電是實現(xiàn)頻譜資源共享的關(guān)鍵技術(shù)，可有效提高無線頻譜利用率以滿足日益增長的無線通信業(yè)務(wù)需求，因此在下一代無線網(wǎng)絡(luò)中將有廣泛的應(yīng)用前景。一般而言，認(rèn)知無線電系統(tǒng)需要首先感知到空閑頻譜的存在，然后對其加以充分利用，以此提高無線頻譜利用率。因此，快速可靠的頻譜感知技術(shù)是決定認(rèn)知無線電由理論研究走向?qū)嵱秒A段的關(guān)

2、鍵因素。
　　 本論文以認(rèn)知無線電技術(shù)為背景，深入研究認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作頻譜感知技術(shù)，通過認(rèn)知用戶之間的彼此協(xié)作，以有效改善認(rèn)知用戶的頻譜感知性能，主要工作和創(chuàng)新如下：
　　 （1）構(gòu)建了認(rèn)知無線電協(xié)作感知模型，提出了基于放大轉(zhuǎn)發(fā)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)的協(xié)作頻譜感知方案。
　　 通過認(rèn)知用戶間的彼此協(xié)作，可以使得認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)獲得明顯的空間分集增益，從而顯著改善認(rèn)知無線電系統(tǒng)的感知性能。由此，提出了兩種基于放大轉(zhuǎn)發(fā)和解碼

3、轉(zhuǎn)發(fā)的協(xié)作頻譜感知方案，并且在瑞利衰落環(huán)境下對所提方案的檢測概率和檢測時間進(jìn)行了理論分析，給出了非協(xié)作感知和協(xié)作感知的檢測概率和檢測時間的解析表達(dá)式。仿真實驗結(jié)果表明：在虛警概率一定的情況下，協(xié)作感知方案的檢測概率明顯優(yōu)于非協(xié)作方案，并且可以顯著減少感知時間，這也說明了用戶協(xié)作為認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)帶來了可觀的感知性能增益。
　　 （2）構(gòu)建了多認(rèn)知用戶協(xié)作感知模型，提出了基于最佳中繼選擇的協(xié)作頻譜感知方案。
　　 根據(jù)認(rèn)知網(wǎng)

4、絡(luò)中所有候選用戶的通信鏈路質(zhì)量，選擇最佳中繼對主用戶進(jìn)行協(xié)作感知，從而可以獲得明顯的多用戶分集增益，顯著提高認(rèn)知無線電系統(tǒng)的感知性能。在瑞利衰落環(huán)境下，對所提出的多用戶協(xié)作方案和傳統(tǒng)非協(xié)作方案的檢測性能進(jìn)行了理論分析，得到了系統(tǒng)檢測概率和檢測時間的解析表達(dá)式。仿真結(jié)果表明，與非協(xié)作方案相比，多用戶協(xié)作感知方案能夠顯著提高主用戶的檢測概率，所需的檢測時間明顯減少，且隨著候選中繼用戶數(shù)目的增加，多用戶協(xié)作方案能獲得更多的分集增益，因而對主用

5、戶檢測性能的改善量越加明顯。
　　 （3）構(gòu)建了自適應(yīng)用戶協(xié)作頻譜感知的系統(tǒng)模型，提出了基于自適應(yīng)用戶數(shù)據(jù)融合的協(xié)作頻譜感知方案。
　　 通過利用認(rèn)知用戶間的自適應(yīng)協(xié)作，提出一種基于自適應(yīng)用戶數(shù)據(jù)融合的協(xié)作頻譜感知方案，以改善對主用戶的檢測性能。在瑞利衰落環(huán)境下，理論推導(dǎo)了所提自適應(yīng)協(xié)作數(shù)據(jù)融合方案的檢測概率和檢測時間。根據(jù)推導(dǎo)得到的性能解析表達(dá)式，對非協(xié)作方案和所提出的自適應(yīng)協(xié)作融合方案，進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值實驗和性能比較