認知無線電mac層與應用層仿真軟件

1、認知無線電MAC層與應用層仿真軟件v1.01第一章第一章認知無線電認知無線電MACMAC層與應用層仿真層與應用層仿真軟件軟件1.11.1技術背景技術背景隨著無線通信技術的飛速發(fā)展，頻譜資源變得越來越緊張。目前的頻譜分配制度為固定頻譜分配，將頻譜分為授權頻段(LFB)和非授權頻段(UFB)兩類。大部分的頻譜資源被用作授權頻段（如電視廣播頻段），得到授權頻段的團體或個人長期獨占該頻譜使用權；非授權頻段的頻譜資源要少的多，一般采用競爭方式接入

2、使用。隨著無線通信業(yè)務的迅猛發(fā)展，非授權頻段的業(yè)務量已趨于飽和。另一方面，授權頻段的頻譜資源利用率卻非常低，美國聯(lián)邦通信委員會頻譜策略任務工作報告給出的時間和空間上的統(tǒng)計結果表明，各種無線系統(tǒng)的總頻譜利用率在10％以下。目前的頻譜管理存在的主要矛盾在于：頻譜使用是動態(tài)的，但頻譜分配是固定的；頻譜是稀有資源，但頻譜利用率不高，且存在大量空閑；可分配頻譜少，但頻譜需求量大。導致這些矛盾的根本原因在于固定分配頻譜方案和獨占頻譜使用權（即業(yè)務接

3、入權或頻譜準入權）原則，因此，現階段最實際的辦法是改變業(yè)務接入權或頻譜準入權，以開放頻譜使用，提高頻譜使用效率和充分利用空閑頻譜。認知無線電(CognitiveRadioCR)技術就是在這樣一種背景下出現的。它由J.Mitola博士在1999年提出，被認為是解決當前頻譜缺乏現狀的一個有效手段。認知無線電提供了一種“機會方式(OpptunisticWay)”共享和利用頻譜的手段，可以有效地解決問題。認知無線電的核心思想就是使無線通信設備具

4、有發(fā)現“頻譜空穴”并合理利用的能力，所謂“頻譜空穴(SpectrumHoles)”就是在空域、時域和頻域中出現的可以被利用的頻譜資源。認知無線電自出現伊始，就受到國內外的強烈關注。IEEE專門組織了兩個重要的國際學術會議IEEECrownCom和IEEEDySPAN交流認知無線電方面的成果，許多國際期刊如IEEE的重要刊物也都組織了關于認知無線電、動態(tài)頻譜接入的專輯。此外，對于實驗驗證系統(tǒng)的開發(fā)，目前已有多個實驗系統(tǒng)正在開發(fā)之中，例如：

5、德國Karlsruhe大學提出的頻譜池系統(tǒng)、歐盟的E2R項目和DRiVEOverDRiVE項目，美國加州大學伯克利分校研究組開發(fā)的CVUS系統(tǒng)、美國喬治亞理工學院寬帶和無線網絡實驗室提出的OCRA項目、美國軍方DARPA的xG項目以及正在標準化的全球首個基于認知無線電技術的無線區(qū)域網標準IEEE802.22等。這些系統(tǒng)的開發(fā)，能夠很好的驗證認知無線電的基本理論，推動認知無線電關鍵技術的發(fā)展，并對在認知無線理論、頻譜感知、數據傳輸、網絡架

6、構和協(xié)議設計等方面技術問題的進一步地完善提供寶貴的研究成果。國內關于認知無線電的研究從2002開始，電子科技大學、北京郵電大學、北京交通大學等多所高校及一些科研機構紛紛投入到該項目的研究中。2005年，國家“863”面向“十一五”快速啟動引導課題資助了“認知無線電技術研究”項目，電子科技大學、西安電子科技大學和西安交通大學聯(lián)合開展了對認知無線電技術的研究并取得了一些成果。2009年初，國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)在信息技術領域設

7、置了“頻譜資源共享無線通信系統(tǒng)”重點項目，北京交通大學和國內的其它一些高校、科研機構及生產廠商都參與到這個項目，電子科技大學等四家單位正在聯(lián)合研制原型系統(tǒng)。國家863計劃“頻譜資源共享無線通信系統(tǒng)”重點項目的研究目的，是突破頻譜資源共享無線通信系統(tǒng)的關鍵技術，研究與現有系統(tǒng)共存的寬帶無線通信系統(tǒng)；進行頻譜資源共享無線通信系統(tǒng)的應用研究，并在698～806MHz頻段進行演示驗證；建立動態(tài)頻譜共享認知無線電MAC層與應用層仿真軟件v1.03

8、LLQueueMACWirelssPHYMutichannelLLQueueMACWirelssPHYMutichannelLLQueueMACWirelssPHYMutichannelLLQueueMACWirelssPHYMutichannelLLQueueMACWirelssPHYMutichannel可用信道列表正在利用列表未知信道列表信道信息表ACK表信道申請與答復數據數據圖1集中式MAC層仿真平臺系統(tǒng)模型這是一個典型的次用戶

9、小區(qū)，其中有一個基站節(jié)點和五個CR移動節(jié)點。如果節(jié)點之間想要通信，必須首先向基站節(jié)點發(fā)送信道請求。在基站返回可用信道之后，使用該信道與目標節(jié)點通信?；径ㄆ诘母鶕兄{度算法向周圍節(jié)點廣播感知任務，告知每個節(jié)點所要感知的信道。節(jié)點在執(zhí)行信道檢測之后，將相應的感知結果返回給基站?；緯袑π诺赖目捎眯赃M行判決，并根據結果維護可用信道列表，未知信道列表等表項。在下一個感知階段開始時，根據這些表項重新發(fā)送感知任務。如果某節(jié)點有通信請求，基站