面向无线认知网络的网络编码理论与关键技术研究

认知无线电技术允许非授权用户动态地使用授权用户的空闲频谱，从而有效解决频谱稀缺问题；与此同时，网络编码技术允许不同节点使用相同的无线信道资源同时发送数据，从而大大地提高了频谱效率。本课题提出采用网络编码技术提高无线认知网络的性能。首先建立相应的网络信息理论模型，针对无线认知网络应用网络编码存在的基础理论问题进行研究，分析不同网络环境下的信息容量，并对无线认知网络中支持动态网络拓扑的网络编码协作机理进行深入探讨。然后研究基于网络编码的协作频谱感知信息融合机制，提高频谱感知效率和节点的能量效率。本课题还将对网络编码应用于无线认知网络的关键技术进行研究，包括频谱管理和功率控制机制、网络编码路由选择算法等。本课题拟从提高共存系统的频谱资源利用率，减少用户的通信时延，降低授权用户与非授权用户的冲突机率等角度研究网络编码对无线认知网络性能的提高。

本项目针对面向无线认知网络的网络编码理论和关键技术进行研究，预期目标是提出将网络编码高效应用于无线认知网络的方案并给出相关的理论性能分析结果。通过本项目的研究，在以下几个方面取得了较突出的成果。第一，提出了一种新型的基于网络编码的频谱共享协议，通过对参与频谱共享的认知系统的传输参数进行合理配置，使得采用网络编码的主系统能够识别并去除认知系统的干扰，从而改善频谱共享时主系统的传输性能和鲁棒性，并提高认知系统获得共享频谱资源的机会。第二，提出利用相邻用户之间的协作，在对小区频谱进行分布式感知的基础上，借助于用户之间的协作和信息融合来提高小区测量精确度并改善终端能耗的方法。第三，对采用网络编码的无线认知网络中的功率分配、用户调度、子载波配对、中继选择等资源管理算法进行研究，在确保主系统性能的前提下，提高认知系统的吞吐量，从而提升系统的整体频谱效率。本项目共输出15篇SCI/EI检索论文，其中3篇为IEEE高水平国际期刊论文，1篇为国内期刊论文，其余11篇均为学术会议论文，其中包括ICC、Globecom、WCNC、PIMRC、VTC等高水平国际学术会议，另外，还申请相关发明专利7项，其中有1项专利已经获得授权。