应急通信中协作频谱检测与动态信道分配的研究

论文摘要

当前无线电频谱可用频段已经基本分配完毕,引入认知无线电技术可满足应急通信系统对频谱资源的需求。论文针对应急通信系统的特点对频谱检测和信道分配问题进行了深入研究并提出了相应的解决方案。针对应急通信中因环境恶劣导致的频谱检测不可靠问题,提出一种基于分簇的二次融合协作频谱检测算法。按区域和功能的不同将应急通信系统划分为若干子系统,依据能量均衡的原则进行分簇,根据位置和信噪比建立选择函数进行簇头的挑选。簇内的节点将能量检测的结果发送给簇头,簇头对节点的检测结果和信噪比用加权评估函数进行融合,并将融合结果发送至网关；网关采取OR规则进行决策融合,以降低信道衰减的影响,提高检测的准确率应急通信系统中频谱资源在时间和空间上的动态变化使得寻找一条稳定的公共控制信道十分困难,为此提出一种基于集群智能的动态信道分配算法。系统中每个节点根据检测到的可用信道信噪比和邻居对信道的选择情况,采用信道选择更新函数,进行公共控制信道的选择。应急通信系统中的节点构成一个集群,节点进行各自的信道更新并与其它节点交互形成集群智能。各节点周期性地进行消息发送与监听,依据频谱资源的动态变化即时更新公共控制信道的选择,最终达到全局公共控制信道的动态选择。最后,利用Matlab和NS2仿真工具验证频谱检测和信道分配算法在应急通信系统中的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文的主要工作及章节安排
• 第二章 应急通信系统中的关键技术
• 2.1 应急通信的需求
• 2.1.1 应急通信的特点
• 2.1.2 认知无线电技术的引入
• 2.1.3 频谱检测与信道分配
• 2.2 应急通信中频谱检测算法研究
• 2.2.1 频谱检测的原理
• 2.2.2 频谱检测的方法
• 2.2.3 应急通信中频谱检测算法的设计难点与需求
• 2.3 应急通信中信道分配算法研究
• 2.3.1 信道分配的策略
• 2.3.2 应急通信中信道分配算法的设计难点与需求
• 2.4 应急通信的系统模型与设计思路
• 2.4.1 应急通信的系统模型
• 2.4.2 应急通信系统的设计思路
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于分簇的二次融合协作频谱检测
• 3.1 分簇技术的引入
• 3.2 基于分簇的二次融合协作检测
• 3.2.1 单个节点的频谱检测
• 3.2.2 应急通信中的协作检测
• 3.2.3 基于分簇的协作检测模型
• 3.3 协作检测中的能量融合与决策融合
• 3.3.1 基于能量融合的频谱检测
• 3.3.2 基于决策融合的频谱检测
• 3.4 算法仿真模拟与结果分析
• 3.4.1 仿真参数与性能判据
• 3.4.2 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于集群智能的动态信道分配
• 4.1 动态信道分配的问题描述
• 4.1.1 应急通信系统中的公共控制信道
• 4.1.2 公共控制信道的选择
• 4.2 集群智能算法的设计
• 4.2.1 集群智能
• 4.2.2 基于集群智能的网络模型
• 4.2.3 基于集群智能的公共控制信道选择
• 4.3 算法的实现
• 4.4 算法仿真模拟与结果分析
• 4.4.1 仿真场景与参数设计
• 4.4.2 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录1 图索引
• 致谢
• 攻读学位期间主要的论文情况和科研情况