认知无线传感器网络协作频谱感知技术的研究

发布时间：2017-05-16 20:15

  本文关键词：认知无线传感器网络协作频谱感知技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：认知无线传感网可以合理利用空闲的授权频段来克服传统无线传感器网络的频谱资源短缺这一发展瓶颈。认知无线传感网与经典无线传感器网不同,认知无线传感网除了常规的在ISM频段进行通信外,还利用感知技术,在授权频段内,利用频谱空穴进行通信,因此改善了无线传感器网的性能;另外,认知无线传感网又是基于无线传感器网的,存在节点能力弱,需要考虑节能以及节点协作等问题,不能直接套用传统认知无线电网络的技术,所以本文要研究认知无线传感器网对于授权频段的感知技术。认知功能的首要任务是检测授权频段以及对主用户的存在与否进行判断。频谱感知作为认知无线传感网的关键技术,得到广泛深入的研究。本文研究了基于双门限能量检测的协作频谱感知性能的优化方案,首先,固定双门限能量检测的检测门限值,对表决融合准则的投票门限进行优化,使得在该能量检测门限值条件下,协作频谱感知的全局错误概率最小;然后在表决融合准则的投票门限取最优值的前提下,对双门限能量检测的检测门限值进行了优化,在不同接收信噪比条件下,最优的检测门限值是动态的,所以要根据信噪比确定最优的检测门限值,使得协作频谱感知的全局错误概率在各信噪比条件下都达到最小值,从而提高了协作频谱感知的性能。仿真结果表明,表决融合准则的投票门限和双门限能量检测的检测门限值取得各自的最优值时,全局错误概率最低,检测性能最好。由于信道衰落,主用户与节点间的感知信道是时变的。本文中,提出了一种多时隙检测模式,节点独立的在各时隙内检测授权频段的状态并对各时隙的判决结果进行融合并作出判决,无线传感网进行分簇,簇首接收到簇内各节点传送的判决结果后,对它们进行融合得出判决结果,然后簇首将各自的判决结果传送给融合中心,融合中心再次进行融合并得出最终判决结果,故在频谱感知过程中,认知无线传感器网络需要进行三步融合。而且,我们对簇的个数和感知时隙的个数进行了优化,使得吞吐量能耗比达到最大值。根据仿真结果,在主用户得到充分保护的前提下,当感知时隙的个数和簇的个数达到最优值时,吞吐量能耗比达到最大值。
【关键词】：认知无线传感器网络 多时隙 吞吐量 能耗 三步融合 动态双门限能量检测 表决融合准则优化 全局错误概率
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 专用术语注释表9-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-15
• 1.1.1 无线传感器网络概述10-12
• 1.1.2 无线传感器网络的发展瓶颈12-13
• 1.1.3 认知无线电技术13-14
• 1.1.4 认知无线电的关键技术14-15
• 1.2 认知无线传感器网络的概述及优势15-16
• 1.3 认知无线传感器网络的未来应用场景16-18
• 1.4 关于本课题的研究18-21
• 1.4.1 课题来源18
• 1.4.2 本文研究内容18-19
• 1.4.3 论文结构及内容安排19-21
• 第二章 频谱感知技术21-38
• 2.1 引言21
• 2.2 发射机信号检测21-27
• 2.2.1 匹配滤波器检测22-23
• 2.2.2 能量检测法23-26
• 2.2.3 循环平稳特性检测法26-27
• 2.3 协作频谱感知27-35
• 2.3.1 分布式协作频谱感知28-29
• 2.3.2 集中式协作频谱感知29
• 2.3.3 融合算法29-35
• 2.4 干扰温度检测35-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第三章 认知无线网络中频谱感知性能的优化方案38-53
• 3.1 引言38-39
• 3.2 系统模型39-42
• 3.3 基于表决融合的双门限协作频谱感知的优化42-48
• 3.3.1 表决融合准则的投票门限的优化42-45
• 3.3.2 双门限能量检测的门限值的优化45-48
• 3.4 仿真结果及分析48-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第四章 分簇认知无线网络中吞吐量能耗均衡的研究53-65
• 4.1 引言53-54
• 4.2 系统模型和问题描述54-56
• 4.2.1 分簇的CWSN模型以及帧结构54-55
• 4.2.2 问题描述55-56
• 4.3 吞吐量能耗均衡56-61
• 4.4 仿真结果及分析61-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第五章 总结与展望65-68
• 5.1 全文工作总结65-66
• 5.2 未来研究工作展望66-68
• 参考文献68-71
• 附录1 程序清单71-72
• 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文72-73
• 附录3 攻读硕士学位期间申请的专利73-74
• 附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目74-75
• 致谢75

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