认知无线电关键技术研究

【摘要】随着无线通信技术的发展和广泛应用,无线频谱资源的稀缺己成为制约无线通信技术发展的主要瓶颈。如何提高无线频谱资源的利用率成为了现在无线通信技术迫在眉睫的问题。认知无线电是一种智能的无线通信技术,可通过与周围的工作环境交互而改变其工作参数,具有自适应的频谱接入能力,在未来的无线通信和智能电网通信领域具有广阔的应用前景。本文围绕认知无线电技术中的频谱感知、频谱分配和路由协议三个方面的关键技术进行了分析和研究,主要内容及成果如下：针对协作网络和认知网络共存的场景,提出了一种新型的频谱检测模型—授权用户在协作网络环境下的认知用户频谱检测模型。分析推导了新模型的理论检测概率和虚警概率；分析比较了新检测模型在不同信道条件下的检测性能。在此基础上,提出了该场景下的最佳检测时间优化模型,仿真验证了该模型对优化认知用户检测时间的有效性。仿真结果表明,在协作网络和认知网络共存的场景下,本文提出的新型检测模型在各种不同的衰落信道条件下,其检测性能均优于传统的能量检测模型。尤其在衰落信道条件下,新模型对检测性能的改善程度更加明显。同时,新模型的检测性能会随着协作网络中中继节点放大增益的提高而提高。另外,在该场景下提出的最佳检测时间优化模型能有效地改善认知用户的频谱检测时间。针对颜色敏感图论着色CSGC频谱分配算法中时间开销随着认知用户和可用频谱资源数量的增多而会增大的问题,提出了基于MMR准则的CSGC改进算法,通过引进效益等级参数,设计了兼顾瓶颈用户收益和频谱分配公平性的新标签规则,结合并行算法的思想,实现了MMR准则下的快速频谱分配算法。仿真结果表明,该改进算法能大幅度降低传统CSGC频谱分配算法的时间开销,并且在认知无线网络中的可用频谱数量增多的情况下,相应的时间开销不受影响。同时,在认知用户平均收益和频谱分配的公平性方面,改进算法的性能与传统CSGC算法中的CMIN准则相比得到了一定的改善。该算法对适应认知无线网络的时变性具有重要意义。针对SEARCH路由算法在前向避免区域中因频繁信道切换而造成较大的端到端迟延和路由不稳定问题,提出了一种基于地理位置和前向反馈的认知路由选择算法,通过引入信息反馈机制和改进频谱切换时的优化策略,实现了最佳下一跳路由优化选择。仿真结果表明,本文提出的改进路由选择算法在认知网络中存在前向避免区域的场景下的路由性能明显优于传统的SEARCH路由算法。同时,提出了认知无线网络中端到端路由迟延的性能评估模型,并对改进算法和传统SEARCH路由协议端到端的迟延性能和认知节点的能量消耗进行了分析比较,实验结果表明,改进算法的端到端的迟延性能和认知节点的能量消耗都优于传统SEARCH路由算法的性能。
【作者】赵建立；
【导师】苑津莎；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】认知无线电；协作网络；频谱感知；频谱分配；路由算法；

【参考文献】
[1]李媛媛.事后加工对社交焦虑者记忆偏向的影响[D].宁波大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[2]于洋,许鋆,罗雄麟.预测控制约束边界效应与解决方法研究[J].自动化学报,2014,09:1922-1932.
[3]左军毅,潘泉,梁彦,张洪才,程咏梅.基于模型切换的自适应背景建模方法[J].自动化学报,2007,05:467-473.
[4]李天志,梁家荣,范平.基于二进制的集合运算研究[J].计算机工程与应用,2005,33:104-106.
[5]李宏毅,施正荣.太阳能光伏发电技术(9)[J].建筑创作.2004(11)
[6]武霄泳.基于线性调频信号的无线定位系统设计与实现[D].郑州大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[7]方武福.中等职业学校信息管理系统的设计与实现[D].华南理工大学,软件工程,2012,硕士.
[8]赵春阳.大连港航道锚地功能改善的研究[D].大连海事大学,载运工具运用工程,2004,硕士.
[9]贾明理.Y_2O_3：Eu~（3+）和Lu_2O_3：Er～（3+）纳米材料发光性质的研究[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）,凝聚态物理,2004,硕士.
[10].浙江大学中国艺术研究所[J].浙江大学学报(人文社会科学版),2014,04:2.
[11]田美媛.长角血蜱Tm蛋白和MALC蛋白的免疫保护性初步分析[D].甘肃农业大学,预防兽医,2013,硕士.
[12]杨晓琴.等高线生成算法的研究[D].太原理工大学,矿产普查与勘探,2004,硕士.
[13]耿蛟.WK国际广告展览公司创新战略研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[14]官理.基于边缘密度自动检测紧凑颗粒的尺寸[D].湖南师范大学,计算数学,2004,硕士.
[15]彭英.KDW新技术探讨[J].长沙通信职业技术学院学报,2004,02:28-31.
[16]赵明净.中药催肥益质散对育肥后期肉牛增重和肉质的影响研究[D].河南科技大学,兽医（专业学位）,2013,硕士.
[17]王蕾.宋辽金元时期文学家地理分布研究[D].宁波大学,人文地理学,2013,硕士.
[18]严利.无线网络QoS路由算法研究[D].扬州大学,计算机技术,2011,硕士.
[19]余少华,关勇,戴一奇.Jini技术在安全管理中心中的应用[J].计算机工程,2004,19:110-112.
[20]李凯.文化传媒企业财务预警分析[D].山东大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[21]张文敏.食品供应链中的食品安全保障体系研究[D].北京交通大学,2007.
[22]李晋萍,宋艳芳.Sybase对数据仓库的支持[J].电脑开发与应用,2003,04:57-58.
[23]付琬珊.浅析《恶之花》中女人、死亡和城市意象的契合[D].四川外国语大学,法语语言文学,2014,硕士.
[24]刘敏.留学生汉字偏误分析及教学策略研究[D].重庆大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[25]鲁荣光.一起绵羊痘的诊断及病原分离鉴定[D].吉林大学,兽医,2014,硕士.
[26]刘计允.硫化氢缓解水稻盐胁迫生理机制及差异蛋白质组学研究[D].厦门大学,细胞生物学,2014,硕士.
[27]夏江.无线通信网络优化中的QoS应用研究[D].湖南大学,软件工程,2011,硕士.
[28]张洋.媒介融合下的高校播音与主持艺术专业教育的发展及对策研究[D].西北师范大学,广播电视艺术学,2013,硕士.
[29]邹本涛.高速列车制动装置的温度场与热应力耦合分析[D].兰州理工大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[30]文波.滑移装载机车架焊接工艺研究[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[31]叶俊华.犬微卫星DNA遗传标记及其在犬繁育中的应用[J].中国工作犬业.2006(10)
[32]王燕洁.小学家校合作的问题与改进策略研究[D].河北师范大学,教育管理,2014,硕士.
[33]李长栋.大黄素甲醚联合脐带间充质干细胞移植治疗大鼠创伤性脑损伤的实验研究[D].兰州大学,外科学,2013,硕士.
[34]武星岑.民营上市公司关联交易的信息披露与治理缺陷[D].北京交通大学,2014.
[35]薛春娥.血清促红细胞生成素水平在缺铁性贫血患者临床意义的研究[D].河北医科大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[36]李立峰.玉钢一炼钢厂铁水预脱硫工艺应用研究[D].燕山大学,机械工程,2014,硕士.
[37]刘冬花.论普通高中地理研究性学习[D].华东师范大学,课程与教学论,2002,硕士.
[38]张玉叶,徐宝文.基于代理的数据挖掘在Web预取中的应用研究[J].贵州工业大学学报(自然科学版),2003,01:70-75.
[39]许鹏.长距离WDM-TDM PON保护倒换等关键技术研究[D].北京邮电大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[40]童晓阳,王晨,罗孝辉,王睿晗.基于相对保护熵与名义过渡电阻的电网故障在线检测方法[J].电力系统自动化,2015,10:144-150.
[41]刘晓迪.NV色心耦合和能量转移机制[D].中国科学技术大学,2013.
[42]刘宇.大华公司供应链风险管理研究[D].吉林大学,工商管理,2013,硕士.
[43]吴婷婷.论演奏拉罗《西班牙交响曲》之作品分析[D].吉林大学,音乐学,2013,硕士.
[44]陈毓亮.基于接口集成的云开放平台[D].华中科技大学,计算机技术,2013,硕士.
[45]浦欣成.传统乡村聚落二维平面整体形态的量化方法研究[D].浙江大学,2012.
[46]乔丽.当代大学生马克思主义幸福观教育研究[D].浙江理工大学,思想政治教育,2013,硕士.
[47]刘成尧.电动汽车用锌空电池的电量预测及管理系统的研究[D].浙江大学,电工理论与新技术,2004,硕士.
[48]陈海路.有机硅的合成及其导热复合材料研制[D].西南交通大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[49]徐东英.无锡山水城统筹发展的政策取向研究[D].南京农业大学,农业推广,2012,硕士.
[50]李兵,薛劲松,朱云龙,王扶东.面向客户的CRM体系结构研究[J].计算机工程与应用,2003,15:30-31+70.