基于認(rèn)知無(wú)線電的動(dòng)態(tài)頻譜管理理論及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信的飛速發(fā)展，無(wú)線頻譜的需求量正在急劇增加。大量測(cè)試結(jié)果表明，目前的靜態(tài)頻譜分配方式凸現(xiàn)出來頻譜效率低下的弊端，使得人們紛紛開始探索新的頻譜管理方式，認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio，CR)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了動(dòng)態(tài)頻譜管理(DynamicSpectrum Management，DSM)思想的產(chǎn)生?；贑R的DSM策略，建立在靈活的動(dòng)態(tài)頻譜接入(Dynamic Spectrum Access，DSA)機(jī)制基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)不同

2、無(wú)線電系統(tǒng)頻譜資源的有效共享和動(dòng)態(tài)規(guī)劃。DSM技術(shù)可以突破無(wú)線通信發(fā)展中頻譜資源受限的瓶頸問題，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 論文采用理論仿真和實(shí)際測(cè)量相結(jié)合的方法，主要圍繞新型DSA策略、頻譜移動(dòng)性對(duì)CR網(wǎng)絡(luò)性能的影響、CR網(wǎng)絡(luò)和授權(quán)網(wǎng)絡(luò)的干擾共存特性、以及頻譜測(cè)量和深度分析幾方面內(nèi)容進(jìn)行了研究，開展的主要?jiǎng)?chuàng)新性工作如下： (1)提出了一種新的DSA策略 該策略建立在頻譜池的基礎(chǔ)之上，較即時(shí)接入方式有較高的接入效

3、率。研究了頻譜池的最佳容量和頻譜池更新時(shí)間，發(fā)現(xiàn)了最佳容量和系統(tǒng)效率之間的定量關(guān)系，提出了頻譜池在授權(quán)頻段和非授權(quán)頻段不同的動(dòng)態(tài)更新策略。通過仿真得到了兩種頻段內(nèi)的頻譜池動(dòng)態(tài)平均更新時(shí)間。 (2)提出了頻譜移動(dòng)性分析的新方法 該方法遵循頻譜移動(dòng)、頻譜切換、通信中斷的邏輯思路，建立了頻譜切換的時(shí)間關(guān)系模型，得出了CR用戶頻譜切換概率次數(shù)公式和通信中斷概率公式；研究了不同頻譜切換方式對(duì)CR業(yè)務(wù)通信中斷造成的影響；與以往研究C

4、R業(yè)務(wù)通信中斷問題不同的是，通過設(shè)計(jì)合理的切換策略，本文認(rèn)為只有頻譜切換超過一定次數(shù)后才會(huì)產(chǎn)生通信中斷，進(jìn)而降低了CR業(yè)務(wù)的通信中斷概率。 (3)研究了WRAN和DTV系統(tǒng)共存時(shí)的若干問題 首先對(duì)無(wú)線區(qū)域網(wǎng)(Wireless Regional Area Network，WRAN)本身網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)和自共存機(jī)制進(jìn)行了研究，仿真驗(yàn)證了WRAN重疊覆蓋區(qū)基站(Base Station，BS)之間同步的收斂性能；接著設(shè)計(jì)了一

5、種分析WRAN BS干擾數(shù)字電視(Digital TV，DTV)接收機(jī)的共存場(chǎng)景，通過研究發(fā)現(xiàn)了一些干擾控制的臨界值，這些臨界值對(duì)于WRAN的設(shè)計(jì)和部署具有指導(dǎo)性意義。 (4)提出了頻譜測(cè)量與分析的新方法 針對(duì)以前頻譜測(cè)量工作存在的不足，本文提出了多點(diǎn)同時(shí)廣域頻譜測(cè)量方法，測(cè)量工作持續(xù)了一周的時(shí)間，同時(shí)考慮了測(cè)量地點(diǎn)的選取和頻譜授權(quán)業(yè)務(wù)之間的相關(guān)性；對(duì)測(cè)量得到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘和深度分析，提出了使用信道空閑時(shí)間(C

6、hannel VacancyDuration，CVD)和業(yè)務(wù)擁塞率(Service Congestion Rate，SCR)進(jìn)行信道分析的方法，研究了頻譜之間的時(shí)間、空間、和頻率三維立體的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)了信道狀態(tài)和歷史信息的關(guān)聯(lián)性，為CR用戶的信道建模、頻譜分析和決策提供了科學(xué)的理論依據(jù)。 本文研究了CR網(wǎng)絡(luò)中DSM不同層面的若干問題，力爭(zhēng)為提高頻譜效率和解決CR網(wǎng)絡(luò)面臨的新挑戰(zhàn)提供基礎(chǔ)性的研究成果。CR技術(shù)與未來泛在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融