【文章內(nèi)容簡介】 后建立多個用戶之間“資源移動性”的關系并進行分析，研究“資源移動性”對資源管理的影響，建立多用戶資源管理控制機制和方法。3）認知無線網(wǎng)絡資源動態(tài)分配方法首先，在資源矢量空間，利用神經(jīng)網(wǎng)絡、博弈論及拓撲演化等技術，對資源使用需求、資源調(diào)整需求等進行多粒度的矢量建模，通過可用資源矢量的相關分析，給出可分配資源的預案，進一步考慮端到端效能，通過多目標優(yōu)化，給出資源使用的優(yōu)化分配方法。 基于認知的無線網(wǎng)絡傳輸機制研究基于認知的無線傳輸機制的工作機理，分為自主控制與適變機制和認知傳輸體制兩部分。自主控制與適變機制根據(jù)對多域環(huán)境的認知，結合資源管理與配置信息，針對端到端的目標，通過學習和推理，得到匹配網(wǎng)絡模式的最佳傳輸模式，通過與無線傳輸處理進行交互，控制無線傳輸?shù)哪Ｊ胶头椒?，以匹配網(wǎng)絡模式。認知傳輸體制部分則通過與控制和適變機制部分的交互，利用其獲知多域環(huán)境的認知信息、資源配置信息和端到端效能目標后，得到與認知無線網(wǎng)絡環(huán)境相匹配的最優(yōu)傳輸參數(shù)和信息處理模式?；谏鲜龉ぷ鳈C理，研究的方案：以滿足認知無線網(wǎng)絡端到端效能的無線傳輸機制為目標，以認知無線網(wǎng)絡端到端的無線傳輸容量分析和基于認知的無線傳輸?shù)淖詫W習、自推理與自適變機制研究為出發(fā)點，最終獲得逼近網(wǎng)絡傳輸容量的具有自主控制和適變能力的認知無線網(wǎng)絡傳輸機制。研究認知無線網(wǎng)絡的傳輸模型對于揭示其容量隨動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境的變化規(guī)律以及認知對容量的影響和作用都具有重要的意義。通過建立認知無線網(wǎng)絡的異構優(yōu)先級（主次）傳輸模型和對等共存?zhèn)鬏斈Ｐ?，利用網(wǎng)絡信息論中關于干擾信道理論、具有信道邊信息（side information）的信道容量理論以及現(xiàn)有無線網(wǎng)絡容量理論，在完全認知和不完全認知的條件下，得出認知無線網(wǎng)絡端到端傳輸?shù)娜萘坎@得逼近該容量的傳輸體制設計準則?；趥鬏斎萘康难芯拷Y果和逼近容量的傳輸體制的設計原則，研究適合于認知無線網(wǎng)絡的新型傳輸方法，主要包括：1）支持空間頻譜共享的傳輸信號設計：由于認知無線傳輸鏈路在頻譜共享的條件下實際上可以等效為收發(fā)狀態(tài)不完全一致且譜受限的隨機波形信道，因此必須在譜受限和次優(yōu)先級限制條件下，最優(yōu)地設計能滿足網(wǎng)絡干擾約束、并支持認知無線網(wǎng)絡多用戶接入并易于自主接收和分離的認知傳輸信號，從而實現(xiàn)真正的共享傳輸；2）機會式干擾抵消（OIC）：為實現(xiàn)異構網(wǎng)絡之間的頻譜共享，認知無線網(wǎng)絡可以在無線環(huán)境感知和自主學習的基礎上根據(jù)主網(wǎng)絡信號的各種特征來自主地擇機抵消其干擾，從而實現(xiàn)自身的最佳傳輸。這是多用戶信息論中強干擾信道有關理論在認知無線環(huán)境中的絕妙運用。3）認知多天線與認知多波束成形（Cognitive Beamforming）：多天線作為寬帶無線通信系統(tǒng)中容量增強的主要手段，在認知的條件下卻受到極大的限制，即除發(fā)送功率約束之外，還受到由主網(wǎng)絡所決定的干擾功率約束，只有充分考慮上述兩種約束才可能最佳空時傳輸模式。作為利用多天線提高頻譜共享效率的新型手段，認知多波束成形在動態(tài)跟蹤主用戶的干擾特征的基礎上，機會式地采用正交或者空間譜受限的波束來進行傳輸，從而顯著增加空間頻譜共享的效率和自由度。 另一方面，基于認知的無線傳輸自主學習、自推理、自適變機制，研究無線傳輸與網(wǎng)絡模式匹配的自主適變機制和方法。從馬爾可夫決策過程和博弈論出發(fā)，完成局部區(qū)域的無線傳輸資源動態(tài)集構建，并在局部信息條件下，運用非完全信息的合作博弈方法完成網(wǎng)絡所需無線傳輸資源子集的動態(tài)選擇與組合，為網(wǎng)元間傳輸提供最優(yōu)化無線傳輸資源，解決無線傳輸資源的自主控制問題。在異構網(wǎng)絡融合的場景中，采用允許非互易協(xié)同（nonreciprocal cooperation），基于非合作博弈理論，研究并建立自主傳輸?shù)男в煤瘮?shù)模型，通過理性用戶的本地決策，決定參與傳輸?shù)幕顒庸?jié)點集合。在對認知無線環(huán)境、網(wǎng)絡環(huán)境和用戶環(huán)境的認知并智能決策后，需要利用重構機理，執(zhí)行接收到的策略信息并作用于環(huán)境。這一過程的實現(xiàn)是提升端到端效能的重要途徑。認知無線網(wǎng)絡中的端到端重構機理研究在多域認知的基礎上，以端到端效能為目標，形成優(yōu)化的重構方案，實現(xiàn)網(wǎng)絡高效自主適變。端到端重構通過異構無線通信系統(tǒng)中所有相關功能模塊和網(wǎng)元之間的配合與協(xié)同，構建重構管理框架，并根據(jù)框架中的相關功能模塊設計重構機制。1）構建端到端重構管理框架在認知無線網(wǎng)絡體系結構中建立相應的功能模塊進行重構管理實現(xiàn)端到端重構，其中包括重構策略、重構管理、重構軟件服務等不同的功能模塊。這些功能模塊負責不同網(wǎng)絡域的網(wǎng)元重構行為，通過規(guī)范化的信息交互、協(xié)調(diào)，并通過認知、學習等過程，形成最佳的重構策略。不同邏輯實體之間需要建立高效的網(wǎng)絡拓撲以及靈活的網(wǎng)絡部署和規(guī)劃，并設計標準化的接口、協(xié)議、流程，進而能夠?qū)崿F(xiàn)整體網(wǎng)絡和終端的重構管理與控制。所有邏輯實體以及它們之間的相互對應關系、接口協(xié)議、信令流程等構成了端到端重構管理平臺。為了能夠?qū)崿F(xiàn)自主端到端重構，各網(wǎng)絡協(xié)同工作，形成有機的整體。因此，本課題將自主控制引入到端到端重構管理平臺，使其具有開放、靈活的信息交互和共享機制，并具有自主學習和決策能力，進而形成自適應的重構策略，有效控制各網(wǎng)絡域中的重構過程。 2）端到端重構機制首先，利用網(wǎng)絡重構的細粒度構件化方法，分析重構的模式和參數(shù)等，并定義一系列通用的構件模塊，將重構對象及其重構行為，包括協(xié)議、軟件、模式等，進行模塊化分解。運用軟件系統(tǒng)工程設計思想進行構件功能及粒度的劃分，并使用圖論及方法對構件關系進行抽象和關聯(lián)，進而實現(xiàn)高效的重構。其次自主重構要求做到根據(jù)不同環(huán)境進行有效的重構，以端到端效能為目標，設計從高層到底層目標策略的智能目標轉(zhuǎn)化方法，并結合構件化分解方法，形成自主端到端重構功能。此外，需要研究構件模塊的描述方法和度量空間，具體化其構件對重構性能和服務的影響，構造構建模塊的度量矩陣和重構的度量方法。本課題將設計智能檢測和觸發(fā)方法，并基于目標策略的映射和構件模塊度量空間，進行構件模塊的最優(yōu)篩選，建立最優(yōu)的重構方法。提出基于組件的協(xié)議拓撲概念，設計具備可重構能力的協(xié)議棧，使得協(xié)議棧能夠依據(jù)業(yè)務環(huán)境和網(wǎng)絡環(huán)境進行自主調(diào)整，從而實現(xiàn)異構無線網(wǎng)絡的靈活、高效融合。最后，本課題將定義重構性能能的關鍵指標，如重構構件模塊數(shù)量、構件模塊的可重構性、構件模塊的實際匹配程度、重構運行的效果等，設計指標相應的度量空間，研究自主評估機理，進而提高自主重構中的自學習和自優(yōu)化能力。在適變的無線認知網(wǎng)絡總體設計思想下，根據(jù)無線認知網(wǎng)絡的基礎理論、無線認知網(wǎng)絡體系結構以及網(wǎng)絡自主傳輸、控制與優(yōu)化的原理和方法，建設認知無線網(wǎng)絡驗證演示平臺，驗證并評估相關理論與關鍵技術。演示平臺的設計以理論分析為依據(jù)，通過建模、仿真、分析，首先設計驗證平臺，再針對平臺得到的數(shù)據(jù)進行再分析和反饋，指導理論研究，重新修正建模與仿真方法，最終完善設計，從而達到有效評估本項目提出的理論、方法與關鍵技術的目標。驗證演示平臺從功能上由4部分組成，1）認知無線網(wǎng)絡體系結構的驗證與演示。實現(xiàn)認知無線網(wǎng)絡功能實體，認知平面、網(wǎng)絡業(yè)務平面和控制平面的接口，實現(xiàn)各平面協(xié)議及信息交互，達到認知與控制功能的分離，從原理上演示與驗證基于多平面的、滿足適變性的認知網(wǎng)絡運行方式；2）多域信息認知原理、機理和方法的驗證與演示。平臺實現(xiàn)從無線環(huán)境、網(wǎng)絡環(huán)境和用戶環(huán)境對認知信息的獲取、挖掘、組合、分析、推理，最終形成認知流，并對這一認知過程中的基礎理論和關鍵算法進行驗證； 3）認知無線網(wǎng)絡的關鍵技術和方法的驗證與演示。包括動態(tài)組網(wǎng)、拓撲構建、資源分配與管理算法、自主傳輸算法和端到端重構相關算法等，對異構網(wǎng)絡的自主和可重構功能進行驗證。4）平臺在綜合考慮無線環(huán)境、網(wǎng)絡環(huán)境和用戶環(huán)境因素的基礎上，驗證認知網(wǎng)絡評估理論與標準，對網(wǎng)絡性能等進行監(jiān)測與分析，評估網(wǎng)絡端到端效能。驗證演示平臺不僅將驗證演示新型認知網(wǎng)絡的功能，還將演示現(xiàn)有網(wǎng)絡與基于多平面的認知無線網(wǎng)絡的融合關系與及現(xiàn)有網(wǎng)絡向智能化網(wǎng)絡演進的方案，演示系統(tǒng)中網(wǎng)絡包括現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡（GSM/GPRS、cdma2000）、城域網(wǎng)絡（WiMax）、短距離無線網(wǎng)絡（）以及未來的具有認知功能的網(wǎng)絡等。終端包括現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡制式的終端和基于軟件無線電和認知無線電的可重構終端?，F(xiàn)有網(wǎng)絡可作為虛擬認知網(wǎng)絡的接入部分，通過智能映射機制，分配統(tǒng)一的網(wǎng)絡標識，進行統(tǒng)一地管理與控制，就可以穿越該網(wǎng)絡訪問不同類型的其它網(wǎng)絡，具有較強的適變性，而且還利用對無線環(huán)境、網(wǎng)絡環(huán)境和用戶環(huán)境的認知結果，進一步提高網(wǎng)絡的性能，異構網(wǎng)之間不再是簡單的互聯(lián)互通，而是達到高層次、高效率的融合。（1）提出認知和控制信息分離的認知無線網(wǎng)絡結構模型本項目在國內(nèi)外首次創(chuàng)建了認知平面、業(yè)務平面和控制平面的具有適變特性和端到端重構能力的認知無線網(wǎng)絡體系結構。創(chuàng)新地提出認知和控制分離的設計思想，引入新的認知平面，以及承載認知信息的認知流，建立靈活的邏輯統(tǒng)一網(wǎng)絡框架，增強無線網(wǎng)絡的認知、自主和端到端重構能力，達到有效解決異構網(wǎng)絡融合的目標。（2）提出具有預測推理能力的多域認知理論與方法本項目創(chuàng)新性地提出了具有預測推理能力的多域認知理論與方法。它超越了傳統(tǒng)認知無線電的范疇，提出了一個包括多域本地認知層、多域協(xié)同認知層和多域主動認知層的三層認知理論體系框架。有效解決了認知信息的海量攝入、傳遞融合和挖掘利用，實現(xiàn)了由單域認知到多域認知、用戶級認知到網(wǎng)絡級認知的飛躍。（3）提出支持“資源移動性”的矢量資源空間模型、自適應決策方法以及支持可變粒度的聯(lián)合分配方法本項目創(chuàng)新性地建立了認知無線網(wǎng)絡的矢量資源空間模型，提出了 “資源移動性”概念，刻畫了網(wǎng)絡資源的動態(tài)特征。此外在資源博弈決策的基礎上，提出了認知無線網(wǎng)絡的自適應決策理論，并通過對需求、資源的多粒度建模，形成了支撐可變粒度的聯(lián)合資源分配方法，有效解決了網(wǎng)絡資源差異性所引起的靜態(tài)、離散管理和可控性差的難題。（4）提出逼近網(wǎng)絡傳輸容量的具有自主控制和適變能力的認知無線網(wǎng)絡傳輸機制本項目在多域認知的基礎上，建立認知無線網(wǎng)絡的動態(tài)傳輸模型，并在端到端效能約束下獲得其傳輸容量，創(chuàng)新性地提出具有自主控制和適變能力的認知無線網(wǎng)絡傳輸機制，建立逼近其傳輸容量的傳輸體制設計準則，揭示該容量隨認知無線網(wǎng)絡動態(tài)環(huán)境變化的規(guī)律。（5）提出具有自學習和先驗智能決策能力的端到端重構機制本項目提出具有自學習和先驗智能決策能力的端到端重構機制，提出基于組件的協(xié)議拓撲概念，設計具備可重構能力的協(xié)議棧，使得協(xié)議棧能夠依據(jù)業(yè)務環(huán)境和網(wǎng)絡環(huán)境進行自主調(diào)整，從而實現(xiàn)異構無線網(wǎng)絡的靈活、高效融合。本項目從研究新型認知無線網(wǎng)絡體系結構的基礎理論入手，提出認知、控制分離的設計思想，構建具有認知、決策和可重構能力的認知無線網(wǎng)絡。這既是對無線網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)律的繼承，也是對無線網(wǎng)絡發(fā)展過程的革命性創(chuàng)新，是符合無線網(wǎng)絡技術發(fā)展的客觀規(guī)律的。首先從創(chuàng)新性機理、理論和關鍵技術方面進行可行性分析，然后從研究基礎與經(jīng)驗積累方面，最后從研究條件與研究隊伍方面，進行可行性分析。（1）創(chuàng)新性理論和關鍵技術的可行性分析現(xiàn)代無線網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，由于環(huán)境變化、需求差異、技術進步、業(yè)務迅速增長、投資保護等因素造成了多個異構無線網(wǎng)絡并存的局面，雖然能夠滿足一時需求，但也暴露出諸多弊病：主要有運營復雜、維護成本高昂；資源分布不平衡、利用效率低下。這些弊病歸根到底是由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡結構封閉僵化，不能適應未來無線網(wǎng)絡智能化、適變性的要求。因此研究具有認知能力的新型無線網(wǎng)絡體系結構勢在必行。有鑒于此，本項目創(chuàng)新性的提出了可行的認知無線網(wǎng)絡體系結構，引入了認知平面和認知流概念，將認知信息和控制信息相分離，并貫穿到無線網(wǎng)絡的認知過程和自主管理/控制過程。在無線網(wǎng)絡體系結構發(fā)展過程中，業(yè)務與控制的分離導致了網(wǎng)絡性能的飛躍，體現(xiàn)了網(wǎng)絡結構設計中分離思想的威力。應用這種設計思想構建認知無線網(wǎng)絡體系結構，具有設計原理的優(yōu)越性和設計方法的可行性。在認知無線網(wǎng)絡體系結構的基礎上，為了滿足無線網(wǎng)絡智能化要求，構建了多域認知基礎理論框架。該理論框架從認知流的獲取對象出發(fā)，提煉出“多域認知”新概念；從認知流中認知信息的獲取/表達/傳遞/處理/預測過程出發(fā)，給出一個三層理論體系結構框架，即“多域本地認知層”、“多域協(xié)同認知層”與“多域主動認知層”。進一步，為了提高無線網(wǎng)絡端到端效能，創(chuàng)建了認知無線網(wǎng)絡的自主管理與控制關鍵技術體系。提出矢量資源空間模型、資源管理的自適應決策和智能控制機制，可變粒度聯(lián)合資源分配方法；設計能夠逼近網(wǎng)絡傳輸容量且具有自主控制能力的傳輸機制,提出資源管理和傳輸