基于帧结构设计与次用户历史判决信息的频谱感知算法
发布时间：2021-10-18 16:53
近年来,随着社会的发展以及科技的进步,无线通信业务激增,现有的无线电频谱资源已无法满足用户的需求。在全球范围内的无线电频谱资源出现供不应求的现状,并且愈发的严重。而认知无线电技术则是目前能有效解决此问题的重要方法之一,其核心则是频谱感知技术。首先,次用户通过感知技术找寻出认知环境内的授权频谱空洞,然后,次用户在不对主用户产生干扰的前提条件下尝试接入该频段进行数据传输。传统的频谱感知技术存在着诸多问题,包括吞吐量不高,检测性能一般等。本文从以下两个方面对其进行了研究及改进。首先,本文在协作频谱预测技术,协作感知技术以及连续频谱感知技术的基础上对传统帧结构进行了改进。通过将主用户的频段划分为两个子频段,其一被次用户用来进行数据传输,另一部分被次用户用来进行连续频谱感知工作。因此,次用户可以使用整个帧时隙进行数据传输并且连续感知技术能有效地缓解感知中断问题,从而次用户的吞吐量得到了一定程度的提升。另外,在帧结构中加入频谱预测阶段,也为后续的感知阶段提供了正确的方向。并且在预测阶段之后进行用户协作能有效地提升预测准确度,在感知阶段之后进行用户协作也能有效地提升系统的检测性能。仿真结果表明,本文...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文帧结构与之前方法关于吞吐量比较图
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章基于吞吐量和系统检测性能优化的帧结构设计42图3.12参与协作用户数不同时系统吞吐量以及系统检测概率比较从图3.12可以看出随着参与协作的次用户数量的上升，系统归一化吞吐量呈现一个凸函数曲线，这是由于当参与协作预测的用户数量较小时，协作预测所需带宽小，因此并不需要较大的带宽开销，而参与协作的用户增多却能有效地提升预测精度，所以一开始吞吐量曲线呈现上升趋势。而当参与协作预测的用户过多时，就需要一定的带宽开销了，因此此时吞吐量曲线呈下降趋势。由于采劝OR”融合准则进行协作感知，因此系统的检测概率dS会随着协作用户的增加而提高，结合吞吐量曲线，可以得出最佳的协作用户数N=4。仿真结果图3.11中，主用户在接收机处信噪比pSNR固定，且信噪比值较校为了研究本文方法下的吞吐量与主用户信噪比之间的关系，本文进行了仿真比较。仿真参数中，主用户信噪比取值在-20dB到5dB之间变化，主用户通信强度1P(H)0.7，其余参数与表3.1相同。仿真结果如图3.13所示。
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章基于吞吐量和系统检测性能优化的帧结构设计43图3.13归一化吞吐量与主用户信噪比pSNR的变化曲线图从图3.13可以看出，三种方法下的归一化吞吐量随着主用户的信噪比增加而提升。当主用户信噪比相同时，本文方法下的归一化吞吐量明显优于传统方案下的归一化吞吐量，并且当预测准确度越高，吞吐量性能越好。当预测准确度相同时，本文方法下的归一化吞吐量略低于文献[61]中提出的方法，这是由于在协作预测结果为全占用时，本文方法选择重新进行预测工作，而文献[61]中的方案却是选择在授权频段中任选一条进行感知工作。本章小结本章中基于文献[53]中提出的连续频谱感知技术，文献[54]中提出的协作频谱预测技术以及协作感知技术对次用户的帧结构进行重新设计，目的是在不影响PU正常通信的情况下最大化系统吞吐量，并且利用协作感知在一定程度上提升系统的检测概率。通过仿真，证明了本文方法下的帧结构和传统方法相比在吞吐量性能上有着较大的优化，与文献[57]中方法相比吞吐量性能接近，但是系统的整体检测概率却有一定的提升。下一章中将具体介绍一种基于次用户历史决策的协作感知算法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双门限能量检测性能分析[J]. 陈佳佳,孙干超. 科技视界. 2018(25)
[2]基于改进帧结构的认知网络吞吐量优化方法[J]. 吴建伟,李艳玲,臧翰林. 计算机工程. 2018(06)
[3]基于协作频谱预测的认知网络吞吐率分析[J]. 张阳,赵杭生,杨健,赵小龙. 计算机工程与应用. 2016(24)
[4]基于信噪比加权的协作频谱感知方法[J]. 刘天培,徐家品. 无线电工程. 2016(04)
[5]中国电信cdma2000网络发展及频率使用策略分析[J]. 朱东照,肖清华. 电信科学. 2010(01)
博士论文
[1]认知无线电网络中的频谱预测技术研究[D]. 邢晓双.北京交通大学 2014
[2]认知无线电频谱检测技术研究[D]. 马伟.北京邮电大学 2010
硕士论文
[1]基于参数优化和帧结构设计的频谱感知方法研究[D]. 李红.南京邮电大学 2016
[2]基于循环平稳特征的频谱感知技术研究[D]. 韩德民.电子科技大学 2012
本文编号：3443149
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文帧结构与之前方法关于吞吐量比较图
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章基于吞吐量和系统检测性能优化的帧结构设计42图3.12参与协作用户数不同时系统吞吐量以及系统检测概率比较从图3.12可以看出随着参与协作的次用户数量的上升，系统归一化吞吐量呈现一个凸函数曲线，这是由于当参与协作预测的用户数量较小时，协作预测所需带宽小，因此并不需要较大的带宽开销，而参与协作的用户增多却能有效地提升预测精度，所以一开始吞吐量曲线呈现上升趋势。而当参与协作预测的用户过多时，就需要一定的带宽开销了，因此此时吞吐量曲线呈下降趋势。由于采劝OR”融合准则进行协作感知，因此系统的检测概率dS会随着协作用户的增加而提高，结合吞吐量曲线，可以得出最佳的协作用户数N=4。仿真结果图3.11中，主用户在接收机处信噪比pSNR固定，且信噪比值较校为了研究本文方法下的吞吐量与主用户信噪比之间的关系，本文进行了仿真比较。仿真参数中，主用户信噪比取值在-20dB到5dB之间变化，主用户通信强度1P(H)0.7，其余参数与表3.1相同。仿真结果如图3.13所示。
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章基于吞吐量和系统检测性能优化的帧结构设计43图3.13归一化吞吐量与主用户信噪比pSNR的变化曲线图从图3.13可以看出，三种方法下的归一化吞吐量随着主用户的信噪比增加而提升。当主用户信噪比相同时，本文方法下的归一化吞吐量明显优于传统方案下的归一化吞吐量，并且当预测准确度越高，吞吐量性能越好。当预测准确度相同时，本文方法下的归一化吞吐量略低于文献[61]中提出的方法，这是由于在协作预测结果为全占用时，本文方法选择重新进行预测工作，而文献[61]中的方案却是选择在授权频段中任选一条进行感知工作。本章小结本章中基于文献[53]中提出的连续频谱感知技术，文献[54]中提出的协作频谱预测技术以及协作感知技术对次用户的帧结构进行重新设计，目的是在不影响PU正常通信的情况下最大化系统吞吐量，并且利用协作感知在一定程度上提升系统的检测概率。通过仿真，证明了本文方法下的帧结构和传统方法相比在吞吐量性能上有着较大的优化，与文献[57]中方法相比吞吐量性能接近，但是系统的整体检测概率却有一定的提升。下一章中将具体介绍一种基于次用户历史决策的协作感知算法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双门限能量检测性能分析[J]. 陈佳佳,孙干超. 科技视界. 2018(25)
[2]基于改进帧结构的认知网络吞吐量优化方法[J]. 吴建伟,李艳玲,臧翰林. 计算机工程. 2018(06)
[3]基于协作频谱预测的认知网络吞吐率分析[J]. 张阳,赵杭生,杨健,赵小龙. 计算机工程与应用. 2016(24)
[4]基于信噪比加权的协作频谱感知方法[J]. 刘天培,徐家品. 无线电工程. 2016(04)
[5]中国电信cdma2000网络发展及频率使用策略分析[J]. 朱东照,肖清华. 电信科学. 2010(01)
博士论文
[1]认知无线电网络中的频谱预测技术研究[D]. 邢晓双.北京交通大学 2014
[2]认知无线电频谱检测技术研究[D]. 马伟.北京邮电大学 2010
硕士论文
[1]基于参数优化和帧结构设计的频谱感知方法研究[D]. 李红.南京邮电大学 2016
[2]基于循环平稳特征的频谱感知技术研究[D]. 韩德民.电子科技大学 2012
本文编号：3443149
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