The cognitive radio based spectrum management algorithm and the MIMO system capacity analysis
Candidate: Teng Zhi-jun Supervisor: Prof. Zhao Chun-hui Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering Specialty: Signal and Information Processing Date of Submission: Sep. 2012 Date of Oral Examination: Dec.2012 University: Harbin Engineering University 摘 要 無線資源管理的目標是:在滿足用戶QoS要求的條件下,在有限的帶寬上最大限度地 提高頻譜效率和系統容量,同時避免網絡擁塞的發生。認知無線電技術通過從時間和空 間上充分利用空閑頻譜有效提高頻譜利用率。準確的感知是認知無線電技術使用的前 提,為了避免對授權系統造成有害干擾,認知系統首先要感知頻段,發現頻譜機會。認 知無線電的學****能力是使它從概念走向實際應用的真正原因,有了足夠的人工智能,它 就可能通過吸取過去的經驗來對實際的情況進行處理,過去的經驗包括對頻段上的使用 情況,干擾情況,信號特征,解決方法等方面的內容。認知無線電技術賦予無線電設備 根據頻帶可用性、位置和過去的經驗來自主確定采用哪個頻帶的功能。所以研究認知無 線電中頻譜管理策略及基于該技術的MIMO系統容量分析更具有現實的意義。 本文旨在研究認知無線電頻譜檢測及分配算法,主要工作包括: 首先,研究了基于不同間隔的頻譜檢測算法。在等間隔頻譜檢測算法和現有文獻基 礎上,衍生出非線性可變周期頻譜檢測算法,在對主用戶的檢測中,采用可變周期與采 用固定周期相比較,減少了檢測損失時間,有效降低了檢測成本,同時實現了對頻譜檢 測成本的有效控制。引入二元場論 (陰陽理論),將主用戶與認知用戶假定為陰陽二體, 借助太極哲學的思想——陰陽之間的比例是動態變化的,通過相互調整以達到平衡,陰 陽之間的動態優化平衡。通過尋求陰陽之間的平衡點,就可以在兩種對立的狀態之間做 出最優決策。仿真結果表明,基于二元場論的頻譜檢測算法可以更加有效地降低檢測成 本。 其次,研究基于博弈論的認知無線電頻譜分配算法。建立基于博弈論的認知無線電 頻譜分配模型,提出基于潛在博弈的認知無線電頻譜分配算法,該算法能夠在較短時間 內收斂到納什均衡狀態,潛在函數值也隨著算法的收斂逐步提高并達到最大,系統中各 用戶及整個系統的SIR水平得到明顯改善,實現了提高頻譜利用率的目的。綜合考慮了 認知無線電系統頻譜分配問題的動態性和復雜性,結合博弈