【摘要】：由于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)為認(rèn)知用戶提供高效的頻譜利用率,因此其已經(jīng)成為無(wú)線通信技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域之一。 為了不對(duì)授權(quán)用戶造成干擾,認(rèn)知用戶必須進(jìn)行頻譜檢測(cè)。由于本地頻譜檢測(cè)受到信道衰落特性的影響,可能導(dǎo)致“隱藏終端”問(wèn)題,從而無(wú)法獲得對(duì)某些信道準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。為了解決“隱藏終端”問(wèn)題,協(xié)作頻譜檢測(cè)應(yīng)運(yùn)而生。協(xié)作頻譜檢測(cè)利用認(rèn)知基站來(lái)融合多個(gè)認(rèn)知終端對(duì)同一信道的本地檢測(cè)結(jié)果,通過(guò)空間檢測(cè)分集收益來(lái)提升檢測(cè)性能,從而解決“隱藏終端”問(wèn)題。雖然協(xié)作頻譜檢測(cè)可以有效解決“隱藏終端”問(wèn)題,但是由于單個(gè)認(rèn)知終端受到本身硬件的限制無(wú)法有效的進(jìn)行寬帶頻譜檢測(cè)。因此為了解決寬帶頻譜的檢測(cè)問(wèn)題,聯(lián)合頻譜檢測(cè)被提出來(lái)。聯(lián)合頻譜檢測(cè)首先將整個(gè)寬帶頻譜劃分為若干窄帶子信道,然后將認(rèn)知終端分配至這些子信道,每一個(gè)認(rèn)知用戶只檢測(cè)自己被分配進(jìn)去的那個(gè)子信道,分配至同一子信道的認(rèn)知用戶利用協(xié)作頻譜檢測(cè)的方式對(duì)該子信道進(jìn)行檢測(cè)。最后認(rèn)知基站匯集各個(gè)子信道的檢測(cè)信息從而獲得整個(gè)寬帶頻譜的占用情況。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及貢獻(xiàn)如下： 1、當(dāng)認(rèn)知用戶數(shù)N大于子信道數(shù)M時(shí),存在如何將認(rèn)知終端分配至各個(gè)子信道進(jìn)行協(xié)作檢測(cè)的問(wèn)題。本文首先定義無(wú)效傳輸-有效傳輸比率來(lái)衡量終端分配策略的性能。然后在所有認(rèn)知終端對(duì)同一信道具有相同檢測(cè)性能的特殊場(chǎng)景下討論了終端分配策略,給出了最優(yōu)的檢測(cè)終端數(shù)目的閉式解。其次基于特殊場(chǎng)景下的結(jié)論,本文在更一般的場(chǎng)景下,即不同認(rèn)知用戶對(duì)同一信道的檢測(cè)性能不相同,討論了終端分配策略,提出了一種迭代貪婪算法來(lái)完成終端分配策略,最后的仿真結(jié)果顯示了終端分配策略的有效性。 2、當(dāng)認(rèn)知用戶數(shù)N小于信道數(shù)M時(shí),不能采用先進(jìn)行終端分配再協(xié)作檢測(cè)的方法。認(rèn)知用戶必須按照某種檢測(cè)序列對(duì)各個(gè)子信道依次進(jìn)行檢測(cè)。本文首先給出了基于授權(quán)用戶與認(rèn)知用戶兩方面先驗(yàn)知識(shí)的頻譜檢測(cè)序列。當(dāng)只有一個(gè)認(rèn)知用戶時(shí),即N=1時(shí),該認(rèn)知用戶只需按照該序列進(jìn)行檢測(cè)即可。其次當(dāng)2≤NM時(shí),本文分別在競(jìng)爭(zhēng)式多用戶和非競(jìng)爭(zhēng)式多用戶兩種場(chǎng)景下給出了相應(yīng)的頻譜檢測(cè)策略。最后仿真結(jié)果證明所提頻譜檢測(cè)策略可以有效提高認(rèn)知用戶的檢測(cè)效率和傳輸效率。 3、最后針對(duì)聯(lián)合頻譜檢測(cè)策略需要消耗大量檢測(cè)和上報(bào)能量開(kāi)銷的問(wèn)題,提出了聯(lián)合頻譜檢測(cè)策略的休眠機(jī)制。首先按照認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)知用戶的接入需求量將休眠機(jī)制劃分為輕負(fù)載休眠機(jī)制和重負(fù)載休眠機(jī)制兩種。在輕負(fù)載休眠機(jī)制下,只有部分信道執(zhí)行頻譜檢測(cè),其余信道不執(zhí)行頻譜檢測(cè),也即進(jìn)入到檢測(cè)休眠狀態(tài)。在輕負(fù)載休眠機(jī)制下,本文求出了最優(yōu)的檢測(cè)信道數(shù)。在重負(fù)載休眠機(jī)制下,利用信道空閑和占用的特性,當(dāng)某一信道狀態(tài)發(fā)生跳變時(shí)(“占用-空閑”或者“空閑-占用”),檢測(cè)該信道的認(rèn)知用戶在一定的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)執(zhí)行檢測(cè)休眠。本文證明了存在最優(yōu)的休眠時(shí)長(zhǎng)并求出了閉式解。仿真結(jié)果證明,本文所推薦的休眠機(jī)制可以以較小的系統(tǒng)損失換來(lái)顯著的檢測(cè)能量節(jié)省。
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【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN925

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2425965