泛在无线网络的环境认知理论与调控机理研究

随着无线通信网络技术的应用日趋异构化和泛在化，如何增强泛在无线网络环境下无线网络之间的协同工作能力，为用户提供最优的泛在通信服务，已成为下一代无线通信网络迫切需要解决的核心问题之一，而环境认知理论、决策机理和重配置机制成为目前国内外该领域中的重要理论和技术。本项目将从泛在无线网络环境特征感知入手，探索无线资源及环境感知理论与关键技术，重点研究面向泛在无线网络环境的可信宽带频谱感知技术、多制式混合信号的环境识别理论与方法、带负反馈控制的重配置机制和基于跨层优化的管理控制机理。通过本项目的研究，力争在泛在无线网络架构下的环境认知和智能决策的理论和方法方面取得突破，为泛在无线网络要素之间的协同工作提供理论基础、技术支撑和解决方案。

本自然基金项目经过4年的努力，严格按照《项目计划书》超额完成了全部研究计划，具体研究成果概述如下：.1、研究了基于证据理论可信度表达的合作频谱感知技术和节点选择算法，提出了一种基于双门限能量检测和证据理论的异步可信融合算法，该算法以较小的性能损失为代价，降低融合中心的时延和负担。.2、研究了主用户存在下，次级用户的通信协议，提出了一种联合考虑中继选择、功率控制和波束形成技术的协作通信机制，该方法在保证主用户通信质量的情况下，降低次级用户数据传输的中断概率，保证了次级传输的连续性和可靠性。.3、提出了基于认知协作中继、干扰消除、功率控制和传输时间分配优化的可靠次级传输机制，解决了由于次级用户移动引起服务中断的问题。该机制在保证给定的主用户通信质量条件下，可以为次级目标用户提供持续的数据服务，从而提高融合中心数据来源的可靠性。.4、提出基于最佳汇报节点选择、功率控制和感知时间分配优化的可靠协作频谱感知机制。该机制不用专门的汇报信道，从而节约了信道资源，同时降低了实现复杂度。.5、提出联合考虑选择汇报，序贯检测，感知时间分配优化和协作用户数量优化的协作频谱感知机制，来减少协作感知的判决汇报数据量、感知延迟及感知能量的开销。.6、为了解决主用户的数据传输对次级用户的数据传输造成较大干扰的难题，提出通过联合考虑线性编码，功率控制和干扰消除技术来在保证主用户的传输质量的情况下，提高次级用户的传输性能，从而提高融合中心数据来源的可靠性。.7、提出了一种基于认知无线电技术的网络协作传输机制，用于实现绿色认知协作传输。通过功率控制和最优数据分流，该机制不仅可以同时满足主用户和次级用户数据传输的服务质量，而且能够降低次级传输的功耗。.8、提出了一种基于压缩感知的信号分离方法。分三个步骤：1）认知用户采用压缩感知技术从宽带频谱中恢复各信号；2）融合中心通过小波边缘检测的方法确定频谱边缘，并按照边缘特性将频谱分成若干频段；3）融合中心根据具体特征对每个子频段进行信号分离。.本项目共发表高水平学术论文25篇（SCI检索12篇，EI检索13篇），申请国家发明专利17项（授权11项）。有2篇文章发表在IEEE Trans. on VT上，1篇文章发表在IEEE Comm. Lett.上。培养博士研究生3人（毕业2人），硕士研究生32人（毕业22人），项目负责人晋升副教授职称。