移動認知無線網路關鍵技術研究

《移動認知無線網路關鍵技術研究》是依託東南大學，由宋鐵成擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：移動認知無線網路關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：宋鐵成
• 依託單位：東南大學

中文摘要

本項目擬深入研究移動認知無線網路中的關鍵技術，通過對全局頻譜信息協同感知、頻譜切換技術和資源重分配算法等方面的研究，力爭在移動認知無線網路相關理論和關鍵技術方面有所創新。具體研究內容及目標是：研究代數拓撲理論，設計基於拓撲不變數的鏈復形次優算法，以實時獲得全局頻譜信息；運用模糊數學和排隊論，設計頻譜切換預判決和決策算法，以實現空間移動場景下的頻譜切換；利用MP算法和因子圖模型，設計分散式資源快速重分配算法。本申請將通過深入的理論分析、計算機仿真並輔之必要的實驗，驗證所提算法的合理性，為將來能夠套用於實際無線通信系統奠定基礎。

結題摘要

認知無線電技術降低或避免了主從網路間的干擾，提高了主從網路的總體容量，並且大幅改善了現有頻譜資源的利用效率。但是，現有認知網路中的從用戶通常僅能夠實現靜止狀態下或遊牧狀態（移動時離線）下的通信，而無法實現移動場景下具有QoS保障的通信。本課題將認知無線電與無線感測器網路兩種技術相互融合，將二者優勢充分互補，在此前提下對認知網路的全局頻譜信息感知算法、基於空間移動性的頻譜切換技術和分散式資源快速重分配算法三個方面作深入的理論研究。 研究重點包括：提出了一種基於改進的粒子群算法的協作頻譜感知算法，並給出了基於EGC、MRC和MDC的協作頻譜感知的最優時長和最優判決門限，進一步求得數據包傳送成功機率，從用戶數據包在佇列容量有限下的延時並在允許重傳次數下求得丟包率；用遺傳算法求延時最小化下從用戶的頻譜接入向量；基於預判決頻譜切換機制，用帶有優先權的M/G/1排隊模型來刻畫多重頻譜切換；分別求得“總是保持”和“總是轉換”兩種策略下的累積切換延時表達式，進而找出延時最小下的目標信道選擇策略； 提出了移動認知場景下最優感知時長的近似閉合表達式；設計了一個可收斂的全局最佳化智慧型算法；分析並仿真了了HARQ機制下重傳次數受限時的總平均丟包率；提出了一種業務自適應的頻譜切換方法；提出一個分散式的子信道分配方案； 推導出了從用戶的空-時頻譜接入機會，並求出了最大化空-時接入機會下的主用戶最優保護距離解析表達式；推導出了從用戶的空-時頻譜接入機會，並求出了最大化空-時接入機會下的主用戶最優保護距離解析表達式和Nakagami信道下的從用戶吞吐量。在最大化從用戶網路吞吐量下找到從用戶的最優頻譜接入策略；給出了最大數據速率的上界閉合表達式；提出了一種基於指數插值法來對精確的頻譜感知時長進行擬合的快速計算方法； 提出了一種基於安全速率最大化的中繼選擇方案；提出了一種基於多箇中繼的中繼選擇方案；提出一種節點密度自適應的頻譜接入策略；分析了一個信道轉換間隔內underlay和interweave兩種頻譜接入機制下的能效和數據包失敗率；通過遺傳算法對以延時最小化為目標的非線性規劃問題進行求解，得到多信道下從用戶的最優頻譜接入向量；仿真了授權信道數、主從用戶間路徑損耗、Nakagami衰落、數據包快取容量有限以及ARQ最大次數有限等多重因素給從用戶數據包延時和丟包率帶來的影響。