认知传感器网络中频谱共享算法设计开题报告

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1. 研究目的与意义

随着物联网的兴起，无线通信系统不断发展，频谱资源愈发稀有，具有动态频谱共享的认知无线电技术也就应运而生。本设计在经过对现有频谱共享模型的能耗分析之后，在认知传感网中建立了基于可靠性理论的频谱共享模型。一方面，依据推导得出的可靠性指标进行频谱分配将大大减少因切换频谱而产生的能耗，另一方面，根据历史信息建立频谱空洞预测机制，从而对节点建立睡眠补偿机制，大大降低了侦听能耗，延长了网络的寿命。

2. 国内外研究现状分析

认知无线电技术作为一种认知科学的延伸，最早由瑞典的Joseph Mitola博士提出，而在此基础上发展起来的认知传感器网络经多年的发展实现了包括动态频谱接入、应对瞬时巨大流量自我调整等功能。而在大部分国内外专家学者的文献中，均主要侧重于降低对主用户传输的干扰。对传感器网络能力能量的限制考虑不足，共享频谱的方案不够完美减少能量的消耗，为追求通信效率并不全面考虑节点睡眠时长等问题日益引起人们关注。因此，认知传感网的频谱共享技术虽然发展迅猛，但仍有巨大潜力。

3. 研究的基本内容与计划

内容：

①研究当前已存在并投入使用的频谱共享模型，从其减少干扰、提高效率的机制中得到启发，对于所建立的动态频谱的管理机制进行深究，并进行跨层的优化。

②将主信道变化状态与部件使用寿命进行类比、数学建模，提出基于可靠性理论的频谱共享模型。

4. 研究创新点

本次毕业设计主要提出降低频谱切换概率并结合睡眠补偿的频谱共享方案，通过把主信道状态变化建模成一个马尔可夫更新过程，推导出频谱空洞性能的可靠性指标从而分配频谱，以降低频谱切换的概率；同时，在为没有分配到频谱的节点建立睡眠补偿的机制，使得节点在频谱空洞不足时进入睡眠，而空洞出现时唤醒，从而减少侦听能耗。