基于认知无线电的动态频谱接入技术研究

摘要

随着电信技术的快速发展，频谱资源匮乏的问题日益显现出来。传统的无线网络普遍采用固定式的频谱分配方案，导致很多授权频谱利用率低下，从而加剧了频谱资源不足和用户需求之间的矛盾。基于认知无线电的动态频谱接入方案的提出，为应急通信提供了技术支持与保障。动态频谱接入技术可以充分利用有限的频谱资源，极大提高频谱利用率，有效缓解当前频谱资源紧缺的问题。但是，动态频谱接人方案在未来的应用中还面临着许多实际问题，值得深入研究。
　　文章以系统容量为衡量标准，分别研究了基于协作的underlay式频谱接入技术、基于协作的overlay式频谱接入技术，并提出了基于协作的 underlay、overlay混合式频谱接入技术。
　　在基于协作的underlay式频谱接入技术中，本文将从用户可获得的容量问题转化为最优化问题，将功率约束和干扰约束作为其两个约束条件，并基于两种假设分别将其转化为功率约束和干扰约束的频谱共享系统。这种转换使系统复杂度大大降低，而且不会影响从用户可获得的容量。
　　在基于协作的overlay式频谱接入技术中，本文提出将基于SDF的协同通信运用于overlay频谱共享场景，并就中断概率及系统容量与直接传输方式进行了比较。考虑到频谱感知的不精确性，主用户网络和从用户网络可以进行相互合作，从而保证主用户的传输质量。
　　在基于协作的 underlay、overlay混合式频谱接入技术中，本文提出在一些场景中，从用户采取的接入策略取决于主用户与从用户间的距离，当距离很近时，从用户可以采取overlay方式接入频谱，当距离较远时，从用户可以根据主用户的活动来决定采取何种频谱接入方式。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2认知无线电国内外研究现状及应用

1.3论文的主要研究工作

第二章 认知无线电动态频谱接入基础

2.1引言

2.2认知无线电的概念

2.3认知无线电的架构概述

2.4频谱共享技术

2.5认知无线电动态频谱接入模型

2.6本章小结

第三章 基于协作的underlay式动态频谱接入方案

3.1引言

3.2系统模型

3.3不同约束条件下的underlay频谱共享算法

3.4仿真结果与分析

3.5本章小结

第四章 基于协作的overlay式动态频谱接入方案

4.1引言

4.2系统模型

4.3基于协作的overlay频谱共享算法

4.4仿真结果与分析

4.5本章小结

第五章 基于协作的underlay、overlay混合式动态频谱接入方案

5.1引言

5.2系统模型和问题描述

5.3有效功率分配

5.4仿真结果分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢