基于頻譜感知的MAC層參數(shù)優(yōu)化的研究.pdf

1、為了提高頻譜資源的利用率，認知無線電（CR: Cognitive Radio）已成為當前的研究熱點。認知用戶（即次用戶）通過動態(tài)頻譜接入的方法與授權用戶（即主用戶）共享頻譜資源，同時認知用戶通過對頻譜周期性的檢測來發(fā)現(xiàn)可利用的空閑頻譜。為了避免對授權用戶的干擾，頻譜感知的性能則至關重要。在充分保護授權用戶通信基礎上，最大化認知系統(tǒng)對頻譜的利用率是本文的研究重點。
　　 本文介紹了認知系統(tǒng)模型中頻譜檢測的約束條件，研究了基于能量檢

2、測的檢測時間優(yōu)化算法。以最小化認知用戶的平均信道搜索時間為目標對信道搜索檢測時間進行優(yōu)化，且在信道搜索時間取最短情況下，分析周期檢測時間來最大化認知用戶的頻譜利用率。仿真結果表明存在最優(yōu)的搜索檢測時間來最小化信道搜索時間以及最優(yōu)的周期檢測時間來最大化頻譜利用率。
　　 在單信道場景下，本文基于認知用戶在一個檢測周期內的數(shù)據(jù)發(fā)送時間的業(yè)務模型，推導出單用戶單信道與多用戶單信道情況下認知系統(tǒng)對頻譜的利用率以及認知用戶與授權用戶碰撞率

3、的表達式。在認知用戶與授權用戶的碰撞率約束下，給出了最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸時間來最大化頻譜利用率的目標函數(shù)。且在單用戶單信道情況下，通過泰勒近似得到最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸時間的閉合解；多用戶競爭單信道情況下，考慮到認知用戶之間的碰撞，引入MAC 接入技術來控制認知系統(tǒng)接入單個信道的用戶數(shù)。仿真結果表明存在最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸時間使得頻譜利用率最大，且多用戶競爭接入信道時，MAC 接入技術可以很好的提高頻譜利用率以及控制認知用戶與授權用戶的碰撞率，可以折中考慮認

4、知系統(tǒng)的頻譜利用率與用戶數(shù)的關系。
　　 在多信道場景下，假設多個用戶通過競爭后可以獨占多個信道，為了利用更多的空閑頻譜，認知用戶對所有信道都進行周期檢測。本文分析優(yōu)化了檢測周期向量來最大化認知用戶對空閑信道的利用率，給出了空閑頻譜利用率的數(shù)學推導過程。當頻譜池為空且認知用戶必須切換信道時，分析了三種不同的信道搜索序列，通過定義開銷時延比來分析認知用戶的信道切換時延與信道搜索開銷的折中問題。仿真分析表明存在最優(yōu)的檢測周期向量來最