認知無線電網(wǎng)絡中頻譜切換的研究.pdf

1、靜態(tài)頻譜分配體制導致的頻譜利用率低下，已成為無線通信發(fā)展和應用的主要障礙之一，認知無線電作為一種智能的共享頻譜技術(shù)，通過挖掘時域、頻域和空域未充分利用的資源，可以緩解頻譜資源緊張，有效提高頻譜利用率。論文依托國家自然科學基金項目“基于認知無線電的網(wǎng)格網(wǎng)拓撲管理、MAC機制和自適應資源分配策略研究”，針對認知無線電中的頻譜切換技術(shù)開展分析和研究，主要研究內(nèi)容包括頻譜切換的理論分析模型和多屬性頻譜切換機制。
　　1）總結(jié)介紹認知無線電

2、的研究背景、基本概念、關(guān)鍵技術(shù)和研究現(xiàn)狀；分析認知無線電環(huán)境下頻譜切換的需求、概念、觸發(fā)場景以及當前典型的頻譜切換機制、關(guān)鍵技術(shù)、頻譜切換流程和存在的主要問題。
　　2）針對頻譜切換的理論分析模型進行分析和研究。在多信道和有限用戶數(shù)的認知無線電系統(tǒng)中，采用連續(xù)馬爾科夫模型對信道接入狀態(tài)進行建模，分別分析不同信道帶寬和不同授權(quán)用戶接入（隨機接入、全預留接入、偽預留接入和非隨機接入）機制下的認知用戶切換性能。分析結(jié)果表明，信道帶寬越大

3、，隨著認知用戶數(shù)的增加，認知用戶的阻塞概率、強迫終止概率的增加速率越大，而授權(quán)信道的平均認知用戶數(shù)增加速率越?。痪筒煌跈?quán)用戶接入機制下的認知用戶切換性能而言，阻塞概率、強迫終止概率和切換概率隨認知用戶數(shù)的增加而增大，且隨機接入由于授權(quán)用戶接入隨機性具有最大的切換概率，全預留接入由于預留信道的封閉性具有最大的阻塞概率和強迫終止概率，非隨機接入由于授權(quán)用戶接入的規(guī)則性具有最大的信道利用率。
　　3）提出一種多屬性頻譜切換機制。該切換

4、機制以滿足認知用戶業(yè)務的QoS需求為目標，通過分析空閑信道的可用性、信干噪比、信道容量、時延特性和誤碼特性等屬性，基于滿足多目標的業(yè)務QoS需求的信道匹配準則，并利用層次分析決策算法選擇全局最優(yōu)的切換信道。通過建立以多屬性頻譜切換機制為對象的系統(tǒng)模型，采用時間軸推進模擬多屬性頻譜切換的發(fā)生過程，分析不同認知用戶數(shù)下的頻譜切換統(tǒng)計參數(shù)性能，并與隨機切換機制進行對比分析，結(jié)果表明，切換成功次數(shù)、切換失敗次數(shù)、業(yè)務丟棄次數(shù)、碰撞次數(shù)隨著認知用