频谱感知与通信系统的性能分析与设计.pdf

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1、分类号UDC密级单位代码1015l频谱感知与通信系统的性能分析与设计王谦指导教师岳殿武职称学位授予单位教授大连海事大学申请学位级别工学博士学科(专业)通信与信息系统论文完成日期2011年4月答辩日期2011年6月错飘链席勉堕亟冀’喀、j／}≮：’秽r咿奠》’；-譬，、r●■J—J：‘，≯一．OntheDesignandPerformanceAnalysisforSpectrumSensingandCommunicationSystemsDissertationSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequire

2、mentsforthedegreeofDoctorofEngineeringbyWangQian(CommunicationandInformationSystems)DissertationSupervisor：ProfessorYueDian—WuApril2011-A．n一大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文==题道壁翅皇逼值丕统笪丝鳇筮蚯皇遮让==。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他

3、个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：王五弦l学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版

4、物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。保密口，在——年解密后适用本授权书。本学位论文属于：保密口不保密囵／(请在以上方框内打“√一)敝作者签名：蹲导师躲掰拭日期：20l1年6月刁日Fl2_，声■，■：i~．、傅-～创新点摘要认知无线电技术是解决频谱短缺、提高频谱利用的有效手段。本论文针对认知无线电网络物理层和和数据链路层中的频谱感知、帧结构设计、通信协议设计等问题展开研究。主要创新点如下：1对衰落信道下的能量检测渐近性能进行了研究。首次给出了高信噪比下的漏检概率简化表达形式，并定义感知增益概念以量化高信噪比下的能量检测性能。同时首次给出了检测概率在低信噪比下的简化表达形

5、式，并将这一结果推广至协作频谱感知情况。随后进一步讨论了控制信道上的传输错误对协作频谱感知性能的影响，给出了在预先设定的检测概率或虚警概率下，各条控制信道上错误概率需满足的限制条件，该限制条件以不等式的形式给出。最后，在假设所有控制信道上的传输错误概率均相等的前提下，给出了这个概率的取值上界。上述讨论普遍适用于常见的瑞利信道、莱斯信道、Nakagami．m信道情况。2考虑了突发式授权用户信道下的协作频谱感知性能优化问题。针对指数分布模型下的授权用户信道，为最大限度合理利用无线信道资源，构造了以平均错误概率为目标函数，以最大后验漏检概率为限制条件的优化问题，并给出了最优检NI'-]限以及融合法

6、则的求解算法。3考虑了以数据链路层吞吐量为目标的优化问题。在感知．吞吐量折中理论框架下，首次提出了以正确接收比特速率作为吞吐量指标的优化算法。在单节点频谱感知的情况下给出了最优的帧结构求解算法，在多节点协作频谱感知的情况下给出了最优的帧结构和决策融合法则求解算法，从而最大化认知无线电用户的吞吐量。4考虑了突发式授权用户信道模型下的认知无线电用户协作传输问题。在指数分布授权用户信道模型下，提出了认知无线电网络中的放大中继传输方案以及基于重复的放大中继传输方案并对以上两方案的性能进行了分析。论文分别给出了两方案的中断概率、分集阶数和传输时间长度的数学表达式，并对以上的性能指标进行了深入的比较。，

7、‘～．1’L中文摘要摘要认知无线电技术是解决频谱短缺，提高频谱效率的有效手段。通过对周围无线频谱环境进行感知，认知无线电用户可以识别自身所处的频带是否已被授权用户占用，并通过有效的传输方案合理利用无线信道上的频谱空穴(SpectrumHole)，在传输信号的同时，使其产生的同信道干扰强度可以被授权用户所接受，从而达到对授权用户的保护。认知无线电技术代表了未来无线通信发展的新方向，为此，获得了国内外学者的广泛关