認知無線電網絡中動態(tài)分組合作頻譜檢測技術研究.pdf

1、隨著科技和社會的不斷進步，無線通信技術得到了快速發(fā)展和廣泛應用，而這也使得無線通信系統(tǒng)所必需的頻譜資源逐漸成為一種稀缺而寶貴的資源。目前，世界上大部分國家對無線頻譜資源的管理采取的都是固定頻譜分配的方式，大部分的無線頻譜資源都經過授權分配給了通信、電視廣播、遙控等業(yè)務和應用;而只有小部分無線頻譜資源可在無需授權的情況下用來發(fā)展其他網絡技術和應用。隨著無線通信技術的快速發(fā)展和人們對信息交互需求的不斷提升，越來越多的無線技術及應用需要使用無

2、線頻譜資源，導致非授權頻段的頻譜資源日趨緊張;同時，相關的調查研究表明，現有授權頻譜資源的利用率非常低，很多頻段在大部分時間均處于空閑狀態(tài)。因此，可使用的有限頻譜資源與極低的頻譜資源利用率之間的矛盾成為無線通信技術需要解決的一個重要問題。
　　為最大限度提高無線頻譜的使用效率，緩解頻譜資源逐漸緊張的局面，認知無線電技術被提出并迅速得到了廣泛的關注和研究。頻譜檢測技術是認知無線電技術中最為重要和關鍵的技術之一。為了克服單個用戶進行頻

3、譜檢測時的隱藏終端問題，合作頻譜檢測技術逐漸成為頻譜檢測的研究熱點，其通過用戶間的合作檢測，能顯著提高系統(tǒng)的檢測性能。在此基礎之上，本文考慮認知無線網絡的實際環(huán)境，對合作頻譜檢測技術進行了部分創(chuàng)新與改進，提出了更具魯棒性、檢測性能更佳和占用帶寬更少的動態(tài)分組合作頻譜檢測方案。論文的主要研究工作如下:
　　首先，提出了一種基于空時編碼的更具魯棒性的動態(tài)分組合作頻譜檢測方案。為更符合實際的無線通信環(huán)境，考慮到分組合作頻譜檢測方案中各認

4、知用戶間的信道非理想情況，我們提出了一種更具有魯棒性的動態(tài)分組方式，該分組方案通過分析所有認知用戶間的信道質量情況，優(yōu)先將具有較好用戶間信道質量的認知用戶分為一組，從而克服了傳統(tǒng)的依據認知用戶臨近位置進行固定分組的分組方案與通過選定用戶再進行信道選擇分組的分組方案的弊端，具有更好的魯棒性。論文提供了該方案具體的分組流程，并且通過實驗仿真結果證明了該方案在實際無線通信環(huán)境中，能進一步提高系統(tǒng)整體檢測性能。
　　其次，考慮到在實際無線

5、通信環(huán)境中，各認知用戶的地理位置與周圍的環(huán)境的不同，具有較高檢測信道信噪比的認知用戶其本地頻譜檢測結果可靠性程度較高;反之，檢測信道信噪比較低的認知用戶其本地頻譜檢測結果則相對不可靠。為此，本文提出了采用空時編碼動態(tài)分組的加權合作頻譜檢測方案，該方案首先將認知用戶進行魯棒性動態(tài)分組，然后根據各認知用戶檢測信道的信噪比高低，為認知用戶分配不同的權重因子，進而對檢測結果進行加權處理，提高了檢測結果可靠的認知用戶在整個系統(tǒng)檢測中所起的貢獻，改

6、善了頻譜檢測反饋階段的誤碼率，并提高了系統(tǒng)的檢測性能。
　　最后，考慮無線通信控制帶寬受限制的實際情況，為節(jié)省帶寬，減少傳輸的比特數，同時保證認知無線電系統(tǒng)對檢測概率的要求，本文提出了一種帶寬受限情況下的動態(tài)分組合作頻譜檢測方案。該方案將具有較好反饋信道的認知用戶作為組首，將與組首具有良好用戶間信道的用戶分為一組，組內用戶將檢測信息發(fā)送給組首，再由組首將信息轉發(fā)給基站。在每個組中，采用雙門限能量判決，僅允許具有較可靠檢測性能的認知