多天线认知无线网络频谱感知技术研究

发布时间：2018-03-02 00:14

  本文关键词： 认知无线网络 多天线频谱感知 双门限 感知调度 感知-吞吐量折中 能量有效　出处：《解放军信息工程大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：认知无线网络被广泛认为有望解决当前无线频谱利用率不高的问题。多天线技术能带来空间分集和空间复用的好处,认知无线电与多天线技术的结合有广阔的研究前景。在机会频谱共享中,认知用户需要在准确进行频谱感知的前提下伺机接入空闲频段。在传统频谱感知技术中引入多天线技术,可以有效对抗衰落,显著增强感知性能。但同时仍面临协作感知上传通信开销的问题。’同时,多天线系统感知多个信道将产生新的感知调度问题、感知—吞吐量折中问题和能量有效等问题。针对以上问题,本文进行了相关的讨论与研究,论文的主要工作如下：1.针对当前协作频谱感知检测性能和通信开销的矛盾,提出了一种基于双门限能量检测的多天线认知用户分级上传融合协作感知机制。该机制引入多天线平方律合并技术,利用空间分集增益提高了认知节点的本地感知性能,并设置门限将本地感知结果划分为1bit、2bit两种,进而通过融合中心限制参与融合认知节点的最小个数,认知用户分级上传感知结果,融合中心根据上传结果分级融合感知信息。仿真结果表明,该机制较好的实现了感知性能和通信开销的折衷,同时对双门限区间的取值有较好的鲁棒性；当大部分感知数据落入双门限之间时,明显降低了有故障节点时感知失败的概率。2.为了充分利用空间分集,在灵活选取天线分集组合的基础上建立了多天线认知节点联合检测多信道的优化模型,并提出了基于分支定界的算法和基于贪婪思想的启发式算法予以求解。两种算法都以最小化联合频谱检测总漏检概率为目标,以最大虚警概率为约束,并对比研究了协作认知用户个数和信噪比两个参数对算法性能的影响。其中,分支定界算法可以获得最优解,但复杂度较高,而基于贪婪思想的启发式算法明显降低了复杂度,有效实现了检测性能与复杂度的平衡,同时在保护各个信道主用户正常通信免受认知用户干扰方面,一定程度上兼顾了公平性。3.在灵活分集的基础上,考虑到系统实现感知—吞吐量折中和能量有效性的目标,提出了一种新的感知帧结构,构建了非凸的优化模型,并提出了两种算法予以解决。两种算法在限制每个感知周期最大感知能耗、漏检概率和总传输功率的前提下,以最大化系统机会吞吐量为目标,联合优化感知门限、天线分配、感知时间和传输功率等参数。其中,外线性化和分支定界结合的算法以较高复杂度获得比遗传算法更好的性能;遗传算法牺牲了较小的机会吞吐量,但明显降低了复杂度：对比分析显示,新的感知帧结构相比现有方法有效提高了系统性能。最后,研究了协作认知用户个数、信噪比以及感知静默周期时长等因素对两种算法性能的影响。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN925

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本文编号：1554198