認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)可傳輸容量的研究.pdf

1、近年來，隨著無線寬帶應(yīng)用的廣泛普及，寬帶用戶急速增長，可用頻譜資源不足的問題卻日益加劇。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)(CRN)通過頻譜共享，可以大大提高頻譜利用率、緩解頻譜資源的不足，因此得到廣泛研究。認(rèn)知(CR)是CRN中的關(guān)鍵技術(shù)。它能夠感知周圍環(huán)境中頻譜，根據(jù)環(huán)境變化動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，如載波頻率、帶寬及發(fā)送功率。近幾年來數(shù)字信號處理、射頻技術(shù)的發(fā)展使得CR感知及重構(gòu)特性的實現(xiàn)成為可能。隨著不同移動設(shè)備數(shù)量的迅速增長及CR的迅猛發(fā)展，環(huán)境中布滿有

2、認(rèn)知能力的通信設(shè)備是有可能的。在這樣的環(huán)境中，如何提高認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的性能、保證服務(wù)質(zhì)量是CRN研究的關(guān)鍵問題。
　　本文在熟悉認(rèn)知無線電基本原理及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，就認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的可傳輸容量這一基本性能進(jìn)行了理論研究。
　　首先，在下墊式頻譜共享模型下，分析基于三種常用媒體接入控制(MAC): slotted-ALOHA、CSMA/CA及TDMA協(xié)議下CRN的可傳輸容量。利用隨機幾何知識，推導(dǎo)出授權(quán)網(wǎng)絡(luò)（主網(wǎng)絡(luò)）和未授權(quán)

3、網(wǎng)絡(luò)(CRN)的數(shù)據(jù)包成功傳輸概率，根據(jù)香農(nóng)定理，推導(dǎo)出在主網(wǎng)絡(luò)和CRN中斷概率限制條件下基于不同MAC協(xié)議的CRN可傳輸容量。然后，利用MATLAB仿真對CRN可傳輸容量進(jìn)行數(shù)值分析，從圖形上直觀地描述不同MAC協(xié)議下CRN的容量范圍及各參數(shù)對其可傳輸容量的影響，并證明了在飽和的認(rèn)知mesh網(wǎng)絡(luò)中，TDMA協(xié)議下可以獲得最高傳輸容量，CSMA/CA次之。
　　受中繼協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)思想的啟發(fā)，本文還提出了一種中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)模型，即當(dāng)主網(wǎng)絡(luò)

4、中源點離它的目的節(jié)點較遠(yuǎn)時，可以利用CRN中空閑節(jié)點(SU)為主網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(PU)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。中繼節(jié)點分別采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)和放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)兩種轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。根據(jù)PU和SU成功傳送數(shù)據(jù)的概率，推導(dǎo)出中斷概率限制條件下非協(xié)作和協(xié)作CRN節(jié)點的最大可傳輸容量，并給出中繼節(jié)點的位置范圍。最后利用MATLAB仿真，從圖形上直觀地給出了某些特定參數(shù)下中繼節(jié)點的范圍，中繼節(jié)點位置、主/次級網(wǎng)絡(luò)功率比及次級網(wǎng)絡(luò)接收門限的相互影響情況，并證明了在某些特定