认知无线电网络中协作频谱感知技术研究

• 作 者: 毕燕
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 认知无线电 协作频谱感知 分簇 融合准则

认知无线电技术对无线通信技术的快速发展起着举足轻重的作用。然而,无线频谱资源的日趋减少以及无线应用需求的不断增加,严重影响了无线通信技术的发展。为了解决频谱资源稀缺的问题,提高频谱资源的利用率,频谱感知技术作为认知无线电技术的前提和先决条件,其也成为国内外同行专家研究的热点。在实际的信道环境中,存在终端隐藏,阴影以及衰落,单节点频谱感知技术不能满足可靠性的要求,协作频谱感知技术作为一种有效解决方案受到广泛的关注。本课题针对协作频谱感知技术进行深入的研究,主要讨论了集中式协作频谱感知系统中分簇协作感知和融合准则两个问题。本文主要创新点及工作如下1.本文提出了一种基于位置相关函数和双门限能量检测结合的本地检测方案。在实际的无线通信环境中,感知节点常常受到阴影和衰落的影响,单节点检测无法满足可靠性的需求,本文采用多感知节点的协作频谱感知,然而,每个感知节点的感知信息通过报告信道传输到融合中心,增大了通信带宽和系统损耗,降低整个系统的性能,针对这个问题,引入分簇的思想,利用位置相关函数,将感知用户分成多个簇。单门限能量检测方案存在判决误差较大和检测性能低的问题,且感知结果在门限附近受到噪声干扰较大,本文采用双门限能量检测,大于门限1,判决为主用户存在,小于门限2,判决为主用户不存在,门限之间的感知信息因为误差较大,不参与在簇头的判决。仿真结果表明,分簇方案相比不分簇方案降低了系统损耗,基于双门限的能量检测相比单门限检测方案提高了系统的可靠性,检测概率有所提高。2.本文提出了一种1比特本地判决基于信任度函数的融合方案。簇头的本地检测结果通过报告信道传输到融合中心,在融合中心感知数据按照一定的融合规则融合,最终得出判决结果。在簇头的双门限给出的1比特判决结果有效的减少传输带宽,且传输速率较快,降低时延。在融合中心采用基于信任度函数的融合中心,和硬判决方案相比,虽然软融合判决增大了系统开销,但是软判决针对不同感知节点的感知准确率分配不同的贡献系数,贡献系数越大,对最终判决结果的影响越大,从而提高了检测率,提高系统的可靠性。仿真结果表明,1比特数据传输方案,有效降低信道带宽,相比于将感知信息传输到融合中心,系统损耗明显降低,基于信任度函数的融合准则,相比硬判决方案检测概率有所提高。3.本文最后对分簇协作感知和融合准则两个方案的研究工作进行总结,并对下一步工作进行展望。