适用于认知无线网络的多天线跳频盲汇聚技术研究

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随着人们的通信需求不断增加,频谱异构以及频谱资源动态变化为通信事业的发展带来了巨大的挑战,认知无线网络技术应运而生,网络中的节点实现通信之前需要进行控制信息的交互。在跳频盲汇聚的控制信息交互机制中,任意两个认知节点可以根据跳频算法以及自身的参数生成独立的跳频序列并按照序列进行信道跳变。采用跳频盲汇聚的控制信息交互机制相对于其他几种控制信息交互机制有较突出的优点,一方面可以有效的缓解授权信道的阻塞情况,另一方面还具备有效的抗主用户干扰能力以及抗追踪式干扰的能力。本文主要是针对认知无线网络中配备多天线的认知节点分别设计出了适用于天线同构网络和天线异构网络的跳频序列生成法则。由于衡量跳频序列算法的主要指标是考虑在受到主用户干扰的情况下以及没有受到主用户干扰的情况下认知节点实现两次盲汇聚所经历的最大时间间隔,这也就是本文中的MTTR以及MCTTR性能指标。因而设计出具备更优MTTR以及MCTTR性能的跳频算法是本文的主要目标。首先,针对多天线且天线同构的网络环境中,本文基于松弛循环差集理论提出了一种能在MTTR性能上接近理论下界的跳频序列生成法则。其次,针对多天线且天线异构的网络环境中,本文通过对已有性能较优的天线同构跳频算法进行优化改进并基于差集理论提出了一种适用于天线异构网络环境的跳频序列生成法则,并且该法则可以充分的发挥认知节点配备多天线的优势,尽可能的缩短在使用该跳频序列进行通信时认知节点之间能够产生汇聚的时间间隔。对本文所提出的跳频序列生成算法在理论层面进行性能分析之外,还基于MATLAB仿真软件对提出的两个跳频序列生成算法进行了数值计算和性能对比。结果显示,与现有的适用条件相同的多天线且天线同构跳频盲汇聚算法相比,本文提出的跳频序列生成算法在MTTR参数上具有更好的性能优势;与适用条件相同的多天线且天线异构跳频盲汇聚算法相比,本文提出的跳频序列生成算法在不同的网络场景下也可以实现更小的MTTR以及更稳定的MCTTR性能优势,进而可以实现更好的通信效果。
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