認知無線電的干擾建模研究.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務的發(fā)展，對頻譜資源的需求也不斷增大，而現(xiàn)有固定式的頻率分配方式制約了無線通信的發(fā)展，認知無線電作為一種新的無線通信技術，在不改變現(xiàn)有頻率分配情況下，可實時利用授權主用戶所擁有的頻率進行通信，從而提高了頻譜使用的效率。由于認知無線電次用戶與授權主用戶在一段相同或重疊的頻譜上通信，因此認知無線電技術應用的前提條件之一就是次用戶的活動不能對主用戶產生有害干擾。但由于不確定的通信環(huán)境和不完善的頻譜感知技術影響，存在次用戶錯誤感知

2、主用戶的可能情況出現(xiàn)，進而造成認知無線電用戶對授權主用戶的干擾，因此有必要對認知無線電干擾進行深入研究，以探討干擾的概率模型和各種因素對干擾的影響，為認知無線電的應用奠定基礎。
　　目前國內外對認知無線電干擾的研究尚處于起步階段，研究成果相對較少，通常使用的干擾研究的方法有：統(tǒng)計模型方法，即通過累積量所描述的干擾統(tǒng)計特性近似得到干擾的概率分布；以及邊界模型方法，即通過統(tǒng)計量推測干擾的上下邊界。由于這些方法不能精確描述干擾的概率分布

3、，具有一定的誤差性，因而其應用具有較大的局限性。而認知無線電所涉及的物理因素非常多，如次用戶所采用的頻譜感知方案、網絡的空間形狀、次用戶的空間分布、通信信道、次用戶和主用戶的信號特征等，現(xiàn)有的研究能涵蓋以上因素的相對比較少。因此為了克服統(tǒng)計模型和邊界模型的局限性，本文以數(shù)學推導為基礎，盡可能多涵蓋各種物理因素，得到不同信道環(huán)境下認知無線電次用戶對授權主用戶的干擾模型，并推導出相應的中斷概率、概率密度函數(shù)、統(tǒng)計均值和方差等。本文主要工作有

4、：
　　首先，本文研究了認知無線電所產生的原因、形成的機制、理論定義等，歸納總結出認知無線電干擾研究的框架模型，該框架模型討論了干擾研究的基本方法，分析了各種物理因素對干擾的影響。
　　以認知無線電干擾研究框架模型為基礎，針對不同的應用場合，本文分別研究了三種典型衰落通信信道下的認知無線電干擾概率模型，如：主用戶通信信道和次干擾信道均為瑞利衰落、主用戶通信信道為瑞利衰落而次干擾信道為賴斯衰落、主用戶通信信道為瑞利衰落而次干擾

5、信道為Nakagami衰落。
　　為了提高干擾模型的適用性，本文將通信信道擴展為陰影+衰落環(huán)境，并從空間細分為無限小區(qū)域的角度提出了另外三種擴展應用場景下的認知無線電干擾概率模型，如：主用戶通信信道和次干擾信道均為對數(shù)正態(tài)陰影+Nakagami衰落、主用戶通信信道為對數(shù)正態(tài)陰影+Nakagami衰落而次干擾信道為對數(shù)正態(tài)陰影+瑞利衰落、主用戶通信信道為對數(shù)正態(tài)陰影+Nakagami衰落而次干擾信道為對數(shù)正態(tài)陰影+賴斯衰落。

6、　　鑒于認知無線電次用戶網絡通常以某種協(xié)作感知的狀態(tài)下存在的，本文在詳細研究了次用戶網絡獨立感知與協(xié)作感知時干擾模型的變化，提出了次用戶協(xié)作感知時認知無線電的干擾模型。而且不管次用戶網絡是在獨立感知還是協(xié)作感知情況下，本文中提出的干擾數(shù)學模型都可涵蓋認知無線電干擾所涉及的幾個重要物理因素，如：頻譜感知方案、任意形狀的空間、通信信道路徑損耗及衰落或陰影參數(shù)、次用戶和主用戶的信號功率特征等。
　　為了驗證本文模型的有效性，文中針對各模