《面向能效優先的寬頻協作頻譜感知關鍵技術研究》是依託南京航空航天大學，由宋曉勤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向能效優先的寬頻協作頻譜感知關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋曉勤
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對認知無線電頻譜感知技術在終端能效方面考慮較少，無法滿足建設綠色通信網路要求的問題，引入能效優先思想，提出對寬頻協作頻譜感知的三個核心環節（感知判決、感知策略、感知信息傳輸）進行最佳化設計的方法。建立終端能效模型和評價指標，研究能效優先的寬頻協作頻譜感知算法、低能耗協作頻譜感知策略和協作感知傳輸方案等。採用主用戶位置估計、感知用戶分簇協作、序貫壓縮採樣、感知階段序列決策和無碼率信道編碼等技術途徑，解決頻譜感知能效評價模型構建、能效優先認知代價函式設計、感知傳輸機制與能耗換算關係三個科學問題。在保證感知性能前提下，有效降低終端能耗，以達到提高頻帶利用率、建設能效優先的綠色網路和提升終端用戶體驗的目標。具有終端能效評價的數學模型、將能效準則引入感知判決構造出兼顧機會吞吐量和能效的複合認知代價函式、面向能效優先的感知順序和接入策略聯合最佳化策略和基於噴泉碼的高能效感知信息傳輸方案等創新點。
結題摘要
根據建設綠色通信網路的目標，針對認知無線電寬頻頻譜感知技術在降低能耗方面的問題展開研究，主要研究內容包括終端能耗的成因與能效評價指標研究、能效優先的寬頻協作頻譜感知算法研究、寬頻協作頻譜感知的低能耗感知策略研究和高能效寬頻協作頻譜感知的傳輸方案研究等。在項目的資助下，已發表學術論文16篇，錄用3篇；申請國家發明專利13項，授權4項；培養碩士研究生12名。全面超出項目的預期成果。關鍵研究成果及意義包括：1. 構建了感知能耗最佳化問題的模型，並得出相關參數的最佳化值：提出了基於感知時間最最佳化的高能效頻譜感知方法，通過求解此最佳化問題獲得滿足特定感知性能且能耗最低的最優感知時間閉式表達式；提出基於判決門限最最佳化的高能效頻譜感知方法，通過求解該最佳化問題得到滿足特定誤判機率下的最小感知能耗。2. 基於壓縮感知理論，提出一系列能效優先的寬頻協作頻譜感知算法：提出採用非重構的方式減少觀測數目並降低終端能耗的方法；提出了基於最大似然估計檢測算法，並且推導出了檢測性能界；提出分散式協作序貫壓縮的隨機信號檢測算法，降低了能耗並提高了檢測的實時性；提出了一種可變步長序貫壓縮頻譜快速感知算法，該算法建立了下一次判決所需觀測值數目步長因子與當前對數似然比距門限距離之間的函式關係。3. 建立了寬頻協作頻譜感知的低能耗感知策略：提出了以機率密度函式的變化情況作為判斷主用戶是否出現的依據的高能效頻譜感知方法；針對頻譜感知性能不穩定的問題，套用控制理論，提出提高系統誤碼率穩定性的策略；將粗糙集理論引入頻譜感知決策系統，提出基於發射功率最小的決策準則進行約簡的決策規則，較好地節省能量。4. 研究了高能效寬頻協作頻譜感知的傳輸方案：提出採用分簇及信道編碼方式的感知信息傳輸方案；提出通過重要性抽樣和梯度算法的最佳化設計對噴泉碼的編解碼算法進行改進，進一步降低發射功率；基於改進的線性注水算法和人工智慧算法，提出能夠最大化頻譜效率的資源分配算法。
