基于虚拟MIMO的多用户无线认知网络关键技术研究

本项目申请拟深入研究基于虚拟MIMO的多用户无线认知网络，通过对虚拟MIMO多用户无线认知网络的体系结构模型、基于虚拟MIMO的多用户无线认知网络中的协同频谱感知算法以及无线认知网络中虚拟MIMO中继传输技术等内容的研究，能够在融合虚拟MIMO技术和认知无线电技术方面有所创新。具体研究内容及目标是：建立基于虚拟MIMO的多用户无线认知网络的理论模型；研究协同虚拟MIMO技术，在授权网络与认知网络共存场景下，实现在频率-空间-时间多维尺度上的精确频谱感知；在精确感知空闲频谱资源的基础上，研究中继节点利用源节点的空闲频段或时隙转发数据的新算法；研究基于低复杂度的快速分布式频谱分配方法，与虚拟MIMO技术相结合，形成一种分布式的快速动态资源分配方案。通过深入的理论分析、计算机仿真并辅之必要的实验，使所提出的算法在将来能够应用于实际无线通信系统。

MIMO技术利用协作分集，可以获得空间分集增益，认知无线电技术通过频谱感知，可以提高频谱利用率，本项目便将MIMO和认知无线电两种技术耦合，使其优势互补，设计了一种新型的“基于虚拟MIMO的多用户无线认知网络”。主要研究了“基于虚拟MIMO的多用户无线认知网络体系结构”、“基于虚拟MIMO的多用户无线认知网络中的协同频谱感知算法”、“无线认知网络中虚拟MIMO中继传输技术” 和“基于虚拟MIMO无线认知网络的系统性能分析方法”等内容。重点包括：建立了多主从用户相互协作的认知共存网络系统模型，设计了一种新的认知网络跨层协议，并给出了系统稳态吞吐量和时延性能分析；提出了多用户认知网络中的选择性协作机制的中断概率分析方法；提出了一种基于线性惯性权重粒子群算法的软融合协同频谱感知策略，找到了协同频谱感知下的最佳软判决门限和最优感知时长；并研究了基于双阈值能量检测的频谱感知算法；提出了一种多信道感知和传输策略；给出了基于虚拟MIMO的分簇协作传输算法，无分簇下的选择性协作机制以及带缓冲的多中继链路选择机制；分析并仿真验证了移动自组织网络中虚拟MIMO信号和干扰的互补累积分布函数及其渐进特性，以及中断概率约束下的虚拟MIMO认知网络的最大次级用户分布密度；并分析了从用户分级下的累积切换延时。