多小区认知无线电通信系统及其频谱管理研究

摘要

无线通信技术的飞速发展，使得用户的数量不断增长，同时人们对无线通信业务的需求也在不断提升，这导致无线频谱资源变得越来越紧缺，所以提高无线频谱资源的利用率变得尤为重要。认知无线电能够感知无线环境中的频谱信息，并能根据无线环境的变化对实际的传输参数做出实时的调整，在不干扰授权用户的条件下合理地利用空闲的授权频谱资源，这种方式能有效地提高频谱资源的利用率。
　　本文以认知无线电的基本理论为基础，将频谱感知、频谱管理、频谱切换等认知无线电的关键技术与蜂窝无线通信系统技术相结合，形成了一种多小区认知无线电通信系统方案，同时设计了系统的整体框架结构、系统中各个节点的功能以及系统中各个节点之间的信息交互模式，并利用软件无线电平台对该系统进行具体的实现。本文首先对认知无线电的背景知识和研究现状进行简要的介绍。其次，基于认知无线电的基本理论，设计出多小区认知无线电通信系统的实现方案，该系统由五大部分组成，它们分别为管理中心、认知终端、认知基站、频谱感知传感器以及频谱环境模拟器。然后，使用通用软件无线电平台 US RP和软件无线电包GNU Radio对所设计的方案进行具体的实现。
　　在此基础上，重点研究了构建的多小区认知无线电通信系统的频谱资源管理技术，通过信源模型的选择、通信部分实现、频谱资源需求预测算法、频谱分配算法等模块的设计和分析，完成了频谱资源管理的功能。同时，通过对频谱管理功能进行演示，表明本文设计的频谱资源管理方案达到了有效利用频谱资源的目标。最后，通过对所设计的多小区认知无线电通信系统进行相应的功能测试，包括文字图片等数据业务的传输和认知无线电关键技术的实现，验证了本文所设计的多小区认知无线电通信系统方案的可行性，结果表明该系统满足设计要求。本文设计的多小区认知无线电通信系统为研究认知无线电技术提供了切实可行的平台。

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第一章 绪论

1.1 认知无线电提出的背景

1.2 认知无线电的研究现状与发展前景

1.3 论文的研究背景

1.4 论文主要内容及章节安排

第二章 认知无线电概述

2.1 认知无线电的定义

2.2 认知无线电关键技术

2.3 认知无线电的应用

第三章 多小区认知无线电通信系统设计方案

3.1 系统功能和结构设计

3.2 系统的各功能设计方案

第四章 多小区认知无线电通信系统的实现

4.1 开发工具简介

4.2 通信系统的USRP实现

4.3 数据帧结构

第五章 频谱资源管理

5.1 信源模型

5.2 通信部分设计

5.3 资源管理方案

5.4 本章小结

第六章 系统功能测试

6.1 测试场景

6.2 系统参数设置

6.3 测试结果

第七章 总结

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果