基于ON-OFF信道模型的頻譜檢測與共享研究.pdf

1、為了解決當前無線頻譜資源“短缺”的問題，認知無線電(CognitiveRadio，CR)技術(shù)作為一個新興技術(shù)應(yīng)運而生。認知無線電的基本思想是在不影響授權(quán)用戶的前提下接入信道實現(xiàn)頻譜共享以提高頻譜利用率。在認知無線電的實現(xiàn)過程中需要解決頻譜檢測、頻譜共享等關(guān)鍵技術(shù)。
　　論文首先介紹了認知無線電的研究背景、意義和現(xiàn)狀，并重點對頻譜檢測和頻譜共享技術(shù)進行了綜述。其次，對基于圖論著色和博弈論的兩種主要頻譜共享模型進行了深入研究，探討了這

2、兩種模型的基本原理及應(yīng)用實例。
　　認知無線電網(wǎng)絡(luò)依賴頻譜檢測來確保對授權(quán)用戶的干擾控制在一定范圍之內(nèi)，但通常頻譜檢測事先假設(shè)授權(quán)用戶的活動模型，即頻譜使用模型，是固定且已知的，而且這種方法也不能跟蹤授權(quán)用戶的動態(tài)時變特性。因此，提出了一種授權(quán)用戶活動估計與跟蹤算法。在集中控制CR網(wǎng)絡(luò)中，通過建立的移動模型來預(yù)測各個認知用戶可能的檢測時間，認知基站選擇預(yù)測檢測時間最長的認知用戶來檢測授權(quán)用戶。單個認知用戶使用最大似然估計理論來估計

3、授權(quán)用戶的ON/OFF平均周期并發(fā)送給認知基站，認知基站在獲得多個估計均值后，采用加權(quán)平均算法來計算最后的均值。通過均值的均方誤差來停止精細檢測，并且利用均方誤差的變化來重新啟動精細檢測以便跟蹤授權(quán)用戶活動的變化。另外，該算法還被用于CRadhoc網(wǎng)絡(luò)，在CRadhoc網(wǎng)絡(luò)中建立了分布式存儲機制和頻譜檢測信息廣播機制。兩種系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，提出的方法能夠快速有效地檢測并跟蹤授權(quán)用戶的活動。
　　在提出的授權(quán)用戶活動估計與檢測算法

4、的基礎(chǔ)上，進一步對基于ON/OFF信道模型的頻譜共享算法進行了研究。該算法利用建立的ON/OFF信道狀態(tài)周期的預(yù)測模型給出預(yù)測周期。認知用戶在已知預(yù)測周期的情況下，計算出授權(quán)用戶的空閑信道吞吐量，進而構(gòu)造認知用戶的效用函數(shù)。根據(jù)認知用戶的效用函數(shù)及授權(quán)用戶的收益函數(shù)，采用博弈理論來制定一個使雙方利益最大化的價格。系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，該算法不僅可以降低對授權(quán)用戶的干擾以及提高認知用戶的通信質(zhì)量，還可以完善頻譜共享過程中的定價機制，實現(xiàn)買賣