中文摘要：

作为无线通信的一个未来方向，认知无线电能够实现动态频谱共享，有效提升频谱利用率。目前，IEEE 802.22，IEEE 802.16h和IEEE 802.11y等标准均计划采用认知无线电技术构建无线接入网。为充分发掘频谱资源并避免干扰主用户，各标准对频谱感知的精度和速度提出了很高的要求。合作感知是一种适合认知无线接入网拓扑的高性能感知方法，它通过融合多个用户的本地感知结果，可在较低信噪比下获得较高的感知精度。然而，已有工作尚未充分重视合作感知的响应时延和通信开销。为了在有限通信开销下获得较低响应时延,本项目基于跨层设计思想，采用"最速检测"、"压缩感知"和"物理层网络编码"等新理论，探索面向多频带，适应时变传播环境的低通信开销、快速感知信息传输与融合方法，以提高认知无线接入网的感知性能。本项目将通过对统计判决和通信理论的交叉研究，从理论上阐明感知时延、精度，通信开销和信噪比之间的内在联系。

结论摘要：

本项目深入探索了认知无线接入网中感知信息的快速传输与融合。围绕近年来无线通信领域所面临的频谱资源短缺与业务量激增之间的深刻矛盾，认知无线电通过利用空闲频谱资源，大幅度提升频谱效率，为满足无线接入网日益增长的业务需求而提供再生频率资源。为引入认知无线电方法，无线接入网所面临的最大挑战就是感知信息的快速传输与融合。由于感知信息决定了认知无线接入网的整体控制和自适应行为，因此对其传输的实时性和可靠性都提出了较高的要求。由于认知无线接入网本身采用频谱机会接入的模式，同时还面临着来自主用户的干扰和信道衰落的影响，因此其中最难以保障的恰恰是传输的实时性和可靠性。可以说，能否成功实现感知信息的快速传输与融合，是认知无线电方法能否成功应用于接入网的关键一环。本项目严格依照项目申请书所提出的研究思路、技术路线和进度计划开展工作，从如下四个方面努力提升感知信息的传输和融合速度。一. 从主用户各类特征的统计模型出发，提高了序贯检测等融合方法的判决速度，对感知信息的传输调度和融合处理进行协同优化，提出了一种基于信号相干叠加的似然比传输、融合一体化新机理；二. 注意到无线信道的衰落特性是影响感知信息传输可靠性的核心因素，提出了“匹配分集”的抗衰落新思路，利用频谱共享系统子载波离散分布的特点，有效获取了频域分集增益，从而减少传输中断和重传延时；三. 注意到等待频谱接入机会是导致感知信息传输延时的重要因素，提出了利用非恒速编码、分布式波束成形等技术发掘和聚合空间维传输机会的方法，有效降低了因等待频谱接入机会而产生的时延；四. 面向分布式感知信息融合的需求，将网络编码方法引入感知信息的传输中，针对其特有的低延时、高可靠性需求，提出了基于队列状态的低延时网络编码，以及最大化符号距离的网络编码调制。本项目发表SCI论文20篇，其中IEEE期刊论文14篇，EI论文25篇，其中ICC/Globecom论文15篇，国际会议邀请论文2篇，授权技术发明专利1项，毕业博士研究生3名，硕士研究生2名，获IEEE会议最佳论文奖1项，IEEE青年人才奖1项，圆满地完成了既定目标。本项目研究成果有助于提升认知无线接入网中感知信息传输的实时性和可靠性，同时亦可应用于频谱共享系统中其它低延时、高可靠性数据的传输。研究成果表明，信息传输与信息融合的联合优化，是提升认知无线接入网性能的有效方法，并且尚有巨大的性能潜力有待挖掘。