Underlay頻譜共享模式下認知無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能研究.pdf

1、認知無線電技術(shù)是解決頻譜資源短缺與頻譜利用率低下這一矛盾的有效方法，它是一種智能的無線通信技術(shù)，它通過允許非授權(quán)用戶在不影響授權(quán)用戶工作前提下動態(tài)使用頻譜來實現(xiàn)頻譜的高效利用。認知無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)(CognitiveRadio Ad Hoc Networks)兼具了認知無線電技術(shù)和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，不但可動態(tài)利用頻譜，而且還具備Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的自組織、靈活性等特點。對于認知無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的分析，必須要考慮到分布式網(wǎng)

2、絡(luò)的多跳結(jié)構(gòu)、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲以及隨著時間和位置變化的可用頻譜信息等特點。
　　合理且高效的性能度量對于提高網(wǎng)絡(luò)性能至關(guān)重要。傳輸容量是近幾年提出的用于研究無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)容量問題的一個概念，這個概念很好地彌補了經(jīng)典信息理論在分散式的無線網(wǎng)絡(luò)容量分析中的不足。在基于傳輸容量的研究中，隨機網(wǎng)絡(luò)模型為無線網(wǎng)絡(luò)的建模提供了更加實際與適用的模型，而隨機幾何理論則為模型中隨機干擾的分析提供了一整套強大的數(shù)學(xué)工具。本論文基于無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)

3、性能度量方面已有的研究成果，采用隨機幾何理論對認知無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)建模，研究了其容量和時延。具體的工作和成果如下:
　　分析基于Underlay頻譜共享模式的認知無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的容量和時延。當(dāng)主、次網(wǎng)絡(luò)分別建模為相互獨立的泊松點過程并且次網(wǎng)絡(luò)采用Underlay的方式與主網(wǎng)絡(luò)共享頻譜時，次網(wǎng)絡(luò)通過限制其節(jié)點密度滿足主網(wǎng)絡(luò)中斷約束來實現(xiàn)頻譜的動態(tài)接入。分析了參考傳輸距離外與方向角度共同確定的選擇區(qū)域內(nèi)最近接收節(jié)點策略下的期

4、望進度密度（Expected Density of Progress）。這里期望進度密度被定義為網(wǎng)絡(luò)單位面積內(nèi)成功完成一跳的節(jié)點的個數(shù)和有效傳輸距離的乘積。
　　本文以期望進度密度為目標，分別討論了參考傳輸距離與發(fā)送概率的單獨優(yōu)化，推導(dǎo)了單獨優(yōu)化時最優(yōu)的參考傳輸距離的上界和發(fā)送概率的表達式。給出了Underlay頻譜共享情況下認知無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的局部時延和端到端時延的閉式結(jié)果。數(shù)值及仿真結(jié)果一致表明，在次網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度允許的范