基于認知無線電技術的頻譜資源利用研究.pdf

1、認知無線電技術在提出以后一直被認為是解決頻譜擁塞和頻譜利用率低下之間矛盾的有效途徑，可應用于以伺機方式使用授權頻段的空閑頻譜資源的非授權系統(tǒng)中，如IEEE802.22系統(tǒng)通過認知無線電技術利用廣播電視頻段來實現偏遠地區(qū)的寬帶接入。盡管包括802.22在內的非授權系統(tǒng)的標準化工作已經進行了多年，然而到目前為止，應用前景依然不太明朗。解決有效頻譜利用的問題不能只依靠非授權系統(tǒng)來解決，對于正在運營的授權系統(tǒng)也同樣需要考慮如何提高頻譜利用效率。

2、提高主流的授權無線系統(tǒng)的頻譜利用率會更有效地解決無線頻譜資源的利用問題。
　　不同系統(tǒng)間存在頻譜資源利用不均的問題，有些系統(tǒng)的頻譜利用率一直都比較低下；有些系統(tǒng)雖然整體頻譜利用率較高，但在某些時段和某些地區(qū)也存在利用率低下的問題。通過在不同的系統(tǒng)之間進行頻譜共享和頻譜資源再分配，可以解決頻譜資源利用不均的問題。非授權系統(tǒng)通過伺機頻譜利用的方式與授權系統(tǒng)實現頻譜共享，這種方式也可以推廣到其他系統(tǒng)中解決在異構網絡環(huán)境下的頻譜資源分配問

3、題。
　　伺機利用頻譜的認知無線電系統(tǒng)首先需要發(fā)現可利用的頻譜資源，頻譜利用的效果與頻譜檢測的性能、頻譜接入的策略密切相關，頻譜檢測和頻譜接入都是本文的研究問題。本文主要包括以下研究內容：
　　第一，界定了頻譜資源的概念，分析了各種無線技術對頻譜資源的利用的不同情況，并從頻譜空間的角度進行了歸納。在頻譜資源空間模型基礎上，對認知無線電技術應用于非授權系統(tǒng)與授權系統(tǒng)的不同情況分別加以說明，并指出兩種不同情況在關鍵技術和研究重點

4、上的差異。分別針對認知非授權系統(tǒng)與認知授權系統(tǒng)的頻譜資源利用方案，給出了評價標準的一般框架。
　　第二，分析了不同的檢測方法的檢測性能和噪聲不確定度對其的影響；提出了離散和連續(xù)形式的噪聲不確定度模型，并給出了以平均檢測概率和虛警概率為評價指標的檢測器的設計準則。相比以往對噪聲不確定度下的檢測性能研究給出了更準確的分析。檢測器的判決門限可以通過噪聲方差分布的先驗知識來確定，從而得到噪聲不確定下的最佳平均檢測性能。
　　第三，從

5、多傳感器數據融合角度研究認知無線電系統(tǒng)合作感知問題。忽略不可靠用戶的檢測結果，采用部分融合的方法可以提高認知無線電系統(tǒng)的檢測性能。通過研究發(fā)現對于特定的在線用戶規(guī)模，存在一個最佳的參與融合用戶數?？梢怨潭ㄟx擇每次檢測的融和用戶數使系統(tǒng)平均檢測概率最大，或根據每次檢測的接收信號狀況動態(tài)調整參與融合的用戶數可以使每次檢測的性能最佳。
　　第四，在多模終端和認知無線電技術基礎上提出以終端為主導的頻譜分配方案，并與以網絡為主導的集中式頻譜

6、分配方案進行比較。從運營商角度講，盡管以終端為主導的頻譜分配方案中每個用戶并不知道其他用戶的情況，仍然可以通過合理有效的接入策略可以達到較高的頻譜利用效率，在有些條件下甚至可達到與全局優(yōu)化方案相同的利用效率。從用戶角度講，多模終端的自主切換有利于在移動環(huán)境中保障用戶的業(yè)務QoS。
　　第五，說明了未來無線通信對下一代多模終端的需求，并對認知無線電技術在下一代多模終端中的應用前景及實現可行性進行了分析。提出了一種基于認知無線電技術的