發(fā)布時(shí)間：2020-06-18 17:07

【摘要】：隨著認(rèn)知無線電技術(shù)在工業(yè)無線傳感網(wǎng)中迅速發(fā)展,使得頻譜感知技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、資源分配、網(wǎng)絡(luò)安全等方面得以廣泛應(yīng)用。本文根據(jù)當(dāng)前的頻譜使用情況,利用頻譜感知關(guān)鍵技術(shù)對(duì)處于空閑狀態(tài)的頻譜段進(jìn)行機(jī)會(huì)性地使用,從而改善未授權(quán)用戶的通信質(zhì)量,提高頻譜利用率。首先,工業(yè)無線傳感網(wǎng)中的狀態(tài)估計(jì)問題強(qiáng)烈依賴于無線網(wǎng)絡(luò)信道質(zhì)量,傳統(tǒng)卡爾曼濾波不能滿足動(dòng)態(tài)信道變化的場(chǎng)景。其次,現(xiàn)有的描述信道狀態(tài)估計(jì)模型,在信道的動(dòng)態(tài)變化、多個(gè)信道下的最優(yōu)估計(jì)等方面都不盡人意。為適應(yīng)動(dòng)態(tài)信道場(chǎng)景中,信道狀態(tài)變換過程存在的數(shù)據(jù)包丟失對(duì)狀態(tài)估計(jì)性能的影響,本文設(shè)計(jì)了基于卡爾曼粒子濾波的估計(jì)器和基于信道感知和轉(zhuǎn)換模型的控制器,在單信道基礎(chǔ)上擴(kuò)展到多信道場(chǎng)景,突破傳統(tǒng)基于卡爾曼濾波的研究框架、提升頻譜感知效率、加快系統(tǒng)演進(jìn)速度、量化估計(jì)誤差、提高系統(tǒng)估計(jì)性能。本文主要工作如下:1.建立了基于卡爾曼粒子濾波的信道狀態(tài)跟蹤模型。在動(dòng)態(tài)信道場(chǎng)景下,傳統(tǒng)卡爾曼濾波存在局限性,會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包不能及時(shí)被檢測(cè)。根據(jù)丟包過程滿足伯努利分布的隨機(jī)過程,采用更適用于動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)的卡爾曼粒子濾波算法優(yōu)化傳統(tǒng)卡爾曼濾波下的信道狀態(tài)空間模型,并綜合考慮有損信道、帶寬限制等影響因素下的估計(jì)穩(wěn)定性。2.討論了描述基于授權(quán)用戶與非授權(quán)用戶狀態(tài)的信道動(dòng)態(tài)變化過程的馬爾科夫鏈模型�；诳柭Ｗ訛V波模型對(duì)動(dòng)態(tài)信道進(jìn)行跟蹤,以提高估計(jì)精度為目的,信道模型采用“先聽后說”策略,即先感知后傳輸。將授權(quán)用戶建模為馬爾科夫過程,并推導(dǎo)其轉(zhuǎn)移概率矩陣。定義新變量表示授權(quán)用戶工作狀態(tài),并求出不同狀態(tài)對(duì)應(yīng)的概率�；陬l譜感知能量檢測(cè)方法,建立動(dòng)態(tài)信道空間觀測(cè)模型,綜合考量了頻譜感知算法的計(jì)算復(fù)雜度和信道估計(jì)觀點(diǎn)應(yīng)用的可行性。通過建立隨機(jī)有限集模型對(duì)多信道狀態(tài)進(jìn)行同時(shí)估計(jì),實(shí)現(xiàn)了估計(jì)量與用戶狀態(tài)的完美匹配。3.建立基于信道估計(jì)性能的感知和切換模型。將頻譜感知技術(shù)應(yīng)用到傳感器天線中,以便傳感器通過無線介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程單元的信道變化及時(shí)做出響應(yīng)、提高估計(jì)性能、探索機(jī)會(huì)性地使用多個(gè)信道的可能。本文將信道分為兩種類型,即一個(gè)可以被自由訪問的非授權(quán)信道和多個(gè)預(yù)分配給主用戶的授權(quán)信道。對(duì)于單信道情形,推導(dǎo)出估計(jì)穩(wěn)定的必要條件。同時(shí),推導(dǎo)出感知與切換模型顯著提高估計(jì)性能的條件,并將上述結(jié)果擴(kuò)展到多授權(quán)信道情形。最后,通過比較最差情形下的性能比來驗(yàn)證頻譜感知策略的有效性。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9

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本文編號(hào)：2719572