基于多代理的認知衛(wèi)星通信架構(gòu)及頻譜感知算法的研究.pdf

1、無線電是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主要通信手段之一，目前主要采用時分復(fù)用技術(shù)，但是該技術(shù)未能有效地利用現(xiàn)有頻譜資源，通信容量的擴充也只是依靠高頻帶寬來完成。因此，如何在衛(wèi)星通信中充分利用有限的頻譜資源提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，避免出現(xiàn)頻譜資源的“假性枯竭”問題，是目前研究的熱點問題之一。
　　本文首先對衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)以及認知無線電(Cognitive Radio，CR)基礎(chǔ)知識進行了介紹，從理論的角度分析CR技術(shù)在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的可行性和先進性。在此基礎(chǔ)上

2、，重點研究了基于多代理的認知衛(wèi)星通信架構(gòu)以及基于干擾的頻譜感知算法。
　　論文主要工作如下:
　　(1)提出了基于多頻譜感知代理(Spectrum-sensing Agent，SA)的認知衛(wèi)星通信架構(gòu)。首先，分析了認知衛(wèi)星動態(tài)接入空閑授權(quán)頻段的可行模式。針對傳統(tǒng)CR網(wǎng)絡(luò)在衛(wèi)星通信中面臨的挑戰(zhàn)，提出由SA代替認知用戶執(zhí)行頻譜感知，并建立了基于多SAs的認知衛(wèi)星通信架構(gòu)。然后具體介紹了該架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)框架、功能框架以及頻譜感知運行模

3、式和幀結(jié)構(gòu)。最后提出以通信吞吐量作為性能指標。該架構(gòu)不僅降低了認知用戶硬件設(shè)計的復(fù)雜度、成本以及額外的能耗，還增加了認知用戶的通信時間，進而提高了認知網(wǎng)絡(luò)的通信吞吐量。
　　(2)提出了基于干擾的多代理頻譜感知算法，并得到不同情況下認知用戶以及網(wǎng)絡(luò)的平均可實現(xiàn)吞吐量。該算法根據(jù)垂直模式下認知衛(wèi)星利用地面授權(quán)頻段做上行通信的情況，建立詳細的網(wǎng)絡(luò)模型和多代理頻譜感知模型。利用主用戶接收機的信噪比門限定義干擾概率，根據(jù)距離分布函數(shù)得到整

4、個網(wǎng)絡(luò)的干擾概率期望。通過干擾建模，分析認知用戶和主用戶共享相同頻段的可能性，最后得到不同情況下認知用戶以及網(wǎng)絡(luò)的平均可實現(xiàn)吞吐量。
　　(3)仿真對比實驗驗證了基于干擾的多代理頻譜感知算法的性能。針對認知衛(wèi)星利用地面授權(quán)頻段做上行通信的情況，使用不同融合規(guī)則和主用戶信噪比門限，從吞吐量方面將基于干擾的多代理頻譜感知算法與傳統(tǒng)CR算法進行比較。結(jié)果表明，該算法的平均吞吐量不再隨著感知時間的增加而減少，并且相較于傳統(tǒng)CR算法，提高了