認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于壓縮感知的寬帶頻譜感知及其資源分配技術(shù)研究.pdf

1、認(rèn)知無線電(CR)頻譜感知的快速性和可靠性直接影響它的實(shí)際應(yīng)用。在CR頻譜感知中,傳統(tǒng)窄帶頻譜感知已無法滿足實(shí)際無線頻譜要求,寬帶頻譜感知日益成為人們的研究熱點(diǎn)。然而,基于奈奎斯特(Nyquist)采樣定理的寬帶頻譜感知對(duì)數(shù)據(jù)采樣速率及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸技術(shù)提出了極大挑戰(zhàn)。壓縮感知(CS)理論突破了傳統(tǒng)Nyquist采樣定理對(duì)采樣速率的限制,使得寬帶頻譜感知具有巨大的應(yīng)用前景。
　　論文主要研究了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)(CRN)中基于 CS理論

2、的多用戶協(xié)作寬帶壓縮頻譜感知算法,在此基礎(chǔ)上,論文研究了多個(gè)認(rèn)知用戶(SU)利用感知到的頻譜進(jìn)行多種資源的分配問題,主要研究了多個(gè)認(rèn)知用戶對(duì)系統(tǒng)子載波(子信道)和功率的聯(lián)合優(yōu)化分配。論文工作如下:
　　論文第一章介紹了研究背景與意義。論文簡要介紹認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)(CRN)及其關(guān)鍵技術(shù),介紹了CS理論的研究進(jìn)展和基于CS的認(rèn)知無線電寬帶頻譜感知研究現(xiàn)狀,闡述了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中多種資源分配的研究狀況。
　　論文第二章闡述了CS基本理論

3、,對(duì)CS理論框架中信號(hào)的稀疏變換、觀測矩陣設(shè)計(jì)和信號(hào)重構(gòu)算法設(shè)計(jì)等三個(gè)主要過程進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。在此基礎(chǔ)上,論文對(duì)分布式壓縮感知(DCS)中的三個(gè)聯(lián)合稀疏模型,JSM-1、JSM-2和JSM-3的數(shù)學(xué)模型和應(yīng)用場景進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
　　論文第三章研究了基于CS的CRN寬帶頻譜感知技術(shù)。首先研究了單認(rèn)知用戶和多認(rèn)知用戶場景下的傳統(tǒng)頻譜感知算法。在此基礎(chǔ)上,將 CS與頻譜感知進(jìn)行結(jié)合,提出了一種基于盲稀疏度匹配的快速多用戶協(xié)作壓縮頻譜感

4、知算法。該算法在保證一定檢測性能的前提下,可以大大降低運(yùn)算量,從而減少寬帶頻譜感知時(shí)間。此算法可以滿足CRN實(shí)時(shí)性和可靠性要求,為后續(xù)基于CS的CR寬帶頻譜感知研究提供了一定的參考價(jià)值。
　　論文第四章研究了基于認(rèn)知正交頻分復(fù)用(OFDM)的多用戶多資源分配方法。首先介紹了基于速率自適應(yīng)(RA)準(zhǔn)則和基于裕量自適應(yīng)(MA)準(zhǔn)則的多用戶多資源分配模型。在已有的研究基礎(chǔ)上,論文提出了兼顧認(rèn)知用戶速率公平性的子載波功率聯(lián)合分配算法,該算

5、法基于 RA準(zhǔn)則,將子載波和功率分配分為兩步,在兼顧各認(rèn)知用戶速率公平性的同時(shí),最大化認(rèn)知鏈路系統(tǒng)容量,并給出了算法仿真分析。同時(shí),論文構(gòu)建了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)初始集中式系統(tǒng)模型,當(dāng)新認(rèn)知用戶加入網(wǎng)絡(luò)時(shí),由于其搶占性能較好信道進(jìn)行通信,從而構(gòu)建了CRN中分布式多跳系統(tǒng)模型,并且對(duì)新認(rèn)知用戶搶占信道的系統(tǒng)性能進(jìn)行了詳細(xì)分析,并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真,同時(shí)闡述了該系統(tǒng)構(gòu)建的合理性。
　　第五章為論文總結(jié)與工作展望。論文對(duì)基于 CS的多用戶多