认知无线电中基于最佳中继的多用户合作频谱感知的性能分析

• 作 者: 段嗣妍
• 机 构: 烟台大学
• 出 处: 烟台大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 认知无线电 合作频谱感知 检测时间 灵敏度增益 认知用户的吞吐量

随着无线通信技术的发展,能够提高频谱利用率的认知无线电技术被认为是解决频谱资源紧张和缓解资源压力的最有效的技术。而实现认知无线电的最关键技术就是频谱感知技术,因此,其成为了无线通信领域的研究热点。论文阐述了认知无线电中频谱感知技术的研究现状及意义,分析了常用的各种频谱感知方法,为课题的研究奠定了理论基础。为了解决由阴影、多径衰落和隐藏终端等问题给频谱感知带来的不利影响,在此基础上合作频谱感知技术被提出。根据合作方式的不同,文中重点介绍了基于融合规则的合作频谱感知技术和基于中继的合作频谱感知技术。论文的重点是研究基于最佳中继的多用户合作频谱感知技术的检测性能。改进了合作频谱感知方案的系统模型,给出了需要中继的认知用户的边界,并在Nakagami衰落信道下,对于检测性能进行了理论分析,给出了不合作频谱感知方案和基于最佳中继的多用户合作频谱感知方案的检测时间和灵敏度增益的理论表达式,并进行了数值仿真实验。结果表明基于最佳中继的合作频谱感知方案可以大大降低了检测时间而且可以获得较大的灵敏度增益;且随着认知无线电系统中参与合作感知的候选中继节点的数目的增多,可以使得在较小的检测时间内,获得更大的灵敏度增益。为了进一步证实该合作检测方案的优越性,论文在Rayleigh衰落信道下,对认知用户的吞吐量进行了理论分析和研究,给出了不合作频谱感知方案和基于最佳中继的多用户合作频谱感知方案的认知用户所获得的吞吐量的理论表达式,并且进行了MATLAB仿真实验。实验表明在同一条件下,与不合作频谱感知方案相比较,在该合作方案下认知用户所获得的吞吐量提高了24%;且吞吐量也会随着侯选中继数目的增加而增大。