認知無線電中基於向光性的頻譜感知技術研究

《認知無線電中基於向光性的頻譜感知技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由許金勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：認知無線電中基於向光性的頻譜感知技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：許金勇
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

對頻譜具有認知性是認知無線電最顯著的特徵，也是需要解決的首要問題，寬頻快速頻譜感知是提高頻譜利用率，有效避免對主用戶產生干擾的重要手段，是認知無線電迫切需要解決的關鍵技術之一。.本項目擬將生物學中的植物向光性理論套用於頻譜感知，研究基於向光性原理的頻譜感知技術：通過分析頻譜感知中的光源特徵，比較植物生長與頻譜感知過程的異同，研究單節點和分散式協作兩種場景下的向光性頻譜感知數學模型；結合智慧型天線和無線自組網技術，在主用戶先驗信息未知的情況下，分別以提高單節點的感知能力和協作感知的數據融合效率為目標，設計兩種場景下的向光性感知技術實現方案；以確定頻域和空域範圍內的平均處理時間為評價函式，套用蟻群算法的基本原理，研究確定 光和光強度的方法，研究寬頻快速向光性頻譜感知算法。研究成果可為頻譜感知提供一種新的技術實現途徑，對認知無線電的研究和套用具有理論和工程參考價值。

結題摘要

頻譜感知是實現認知無線電的技術基礎。本項目通過引入植物向光性原理，對認知無線電中基於向光性的頻譜感知模型和關鍵技術展開了深入研究。主要包括四個方面：在“光源”的選取與定義方面，以主用戶作為“光源”，以認知用戶的頻率、調製方式、發射功率等參數作為“生長素”，對向光性頻譜感知過程進行了研究；以感知時間和感知頻寬作為感知算法的“光源”，對向光性感知算法進行了研究；以虛警機率和檢測機率的綜合評價函式作為“光源”，對向光性頻譜感知算法進行了研究。在單節點感知模型和技術方案方面，參考頻譜感知中的能量檢測方法，以檢測能量作為生長素濃度，提出了基於生長素濃度的向光性頻譜感知模型。在分散式協作感知模型和技術方案方面，以最佳協作用戶作為生長素濃度，結合分散式協作網路拓撲自組織的特點，提出了分散式協作向光性頻譜感知模型。在向光性感知算法方面，針對單節點頻譜感知場景，提出了基於向光性的改進型能量檢測算法，仿真結果表明，該算法在信噪比為0.5dB時，檢測率比能量檢測算法和匹配濾波算法分別提供6%和13%，但受噪聲波動影響較大；針對分散式協作感知場景，提出了一種基於多門限的協作頻譜感知算法和一種基於優選用戶的協作頻譜感知算法，仿真結果表明，在相同協作節點和相同信噪比條件下，基於多門限的協作頻譜感知算法比但門限檢測法和雙門限檢測法檢測率高、漏檢機率低，基於優選用戶的協作感知算法比基於OR準則協作算法和基於EGC準則協作算法漏檢機率低、網路吞吐量高。基於上述成果,培養博士生2名，碩士生4名，發表學術論文26篇，其中SCI檢索1篇，EI檢索10篇，ISTP檢索1篇，授權發明專利1項，申請發明專利9項，達到了預期研究目標，為認知無線電頻譜感知技術基礎研究提供了理論支持。