認知無線接入網中感知信息的快速傳輸與融合研究

《認知無線接入網中感知信息的快速傳輸與融合研究》是依託清華大學，由陳巍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：認知無線接入網中感知信息的快速傳輸與融合研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：陳巍
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

作為無線通信的一個未來方向，認知無線電能夠實現動態頻譜共享，有效提升頻譜利用率。目前，IEEE 802.22，IEEE 802.16h和IEEE 802.11y等標準均計畫採用認知無線電技術構建無線接入網。為充分發掘頻譜資源並避免干擾主用戶，各標準對頻譜感知的精度和速度提出了很高的要求。合作感知是一種適合認知無線接入網拓撲的高性能感知方法，它通過融合多個用戶的本地感知結果，可在較低信噪比下獲得較高的感知精度。然而，已有工作尚未充分重視合作感知的回響時延和通信開銷。為了在有限通信開銷下獲得較低回響時延,本項目基於跨層設計思想，採用最速檢測、壓縮感知和物理層網路編碼等新理論，探索麵向多頻帶，適應時變傳播環境的低通信開銷、快速感知信息傳輸與融合方法，以提高認知無線接入網的感知性能。本項目將通過對統計判決和通信理論的交叉研究，從理論上闡明感知時延、精度，通信開銷和信噪比之間的內在聯繫。

結題摘要

本項目深入探索了認知無線接入網中感知信息的快速傳輸與融合。圍繞近年來無線通信領域所面臨的頻譜資源短缺與業務量激增之間的深刻矛盾，認知無線電通過利用空閒頻譜資源，大幅度提升頻譜效率，為滿足無線接入網日益增長的業務需求而提供再生頻率資源。為引入認知無線電方法，無線接入網所面臨的最大挑戰就是感知信息的快速傳輸與融合。由於感知信息決定了認知無線接入網的整體控制和自適應行為，因此對其傳輸的實時性和可靠性都提出了較高的要求。由於認知無線接入網本身採用頻譜機會接入的模式，同時還面臨著來自主用戶的干擾和信道衰落的影響，因此其中最難以保障的恰恰是傳輸的實時性和可靠性。可以說，能否成功實現感知信息的快速傳輸與融合，是認知無線電方法能否成功套用於接入網的關鍵一環。本項目嚴格依照項目申請書所提出的研究思路、技術路線和進度計畫開展工作，從如下四個方面努力提升感知信息的傳輸和融合速度。一. 從主用戶各類特徵的統計模型出發，提高了序貫檢測等融合方法的判決速度，對感知信息的傳輸調度和融合處理進行協同最佳化，提出了一種基於信號相干疊加的似然比傳輸、融合一體化新機理；二. 注意到無線信道的衰落特性是影響感知信息傳輸可靠性的核心因素，提出了“匹配分集”的抗衰落新思路，利用頻譜共享系統子載波離散分布的特點，有效獲取了頻域分集增益，從而減少傳輸中斷和重傳延時；三. 注意到等待頻譜接入機會是導致感知信息傳輸延時的重要因素，提出了利用非恆速編碼、分散式波束成形等技術發掘和聚合空間維傳輸機會的方法，有效降低了因等待頻譜接入機會而產生的時延；四. 面向分散式感知信息融合的需求，將網路編碼方法引入感知信息的傳輸中，針對其特有的低延時、高可靠性需求，提出了基於佇列狀態的低延時網路編碼，以及最大化符號距離的網路編碼調製。本項目發表SCI論文20篇，其中IEEE期刊論文14篇，EI論文25篇，其中ICC/Globecom論文15篇，國際會議邀請論文2篇，授權技術發明專利1項，畢業博士研究生3名，碩士研究生2名，獲IEEE會議最佳論文獎1項，IEEE青年人才獎1項，圓滿地完成了既定目標。本項目研究成果有助於提升認知無線接入網中感知信息傳輸的實時性和可靠性，同時亦可套用於頻譜共享系統中其它低延時、高可靠性數據的傳輸。研究成果表明，信息傳輸與信息融合的聯合最佳化，是提升認知無線接入網性能的有效方法，並且尚有巨大的性能潛力有待挖掘。