认知无线电网络中动态频谱接入性能分析与研究

摘要

目前，大部分无线电频段都被固定的分配给特定的服务独占使用，在这种频谱分配方式下，实际的频谱资源利用率极低，其严重阻碍了现代无线通信的发展。为了解决频谱利用率低下的问题，人们提出了认知无线电（CR）的概念。其能够允许低优先级的次用户（SU）（也就是CR用户）临时的接入和使用暂时未被高优先级主用户（PU）占用的授权频段，从而有效的提高整个频谱资源的利用率。动态频谱接入（DSA）作为基于认知无线电技术实现的关键应用之一，目前得到了全世界范围内的广泛关注与研究。本文将从传输时延的角度，重点对认知无线电网络中CR用户动态频谱接入的性能进行分析和研究，讨论相应CR用户业务服务质量（QoS）的保证情况。
　　第一章简单回顾了认知无线电技术的研究背景，包括认知无线电定义及其特征、认知无线电网络基本架构及其应用等方面的内容。同时指出对CR用户动态频谱接入行为进行性能分析的意义和重要性。
　　第二章对认知无线电网络中动态频谱接入模型的分类以及网络接入架构进行概述。并详细总结了现有文献中主用户和CR用户信道占用频谱接入行为建模理论及其性能分析框架。
　　针对认知无线电网络中的择机频谱接入（OSA）模式，本文在第三章中将主用户和CR用户在授权信道上的数据包传输统一建模为虚拟的优先级M/G/1排队模型。然后从传输时延的角度，以抢占重传优先级排队理论为基础，讨论CR用户系统的动态频谱接入性能，并设计共享多信道条件下的最优接入策略。同时，再通过数值结果对相应理论分析和接入策略设计的正确性进行验证。
　　第四章中，仍然考虑择机频谱接入下的网络场景。本文通过将跳频模式下CR用户的动态频谱接入行为建模为抢占续传优先级M/G/1排队网络模型，分析相应的传输扩展时延性能。中断发生后，针对CR用户一直呆在起始信道上运行和总是切换到不同信道上运行这两种情况，本文进行了相应的比较性讨论并描述了自适应切换信道序列选择方案，同时以数值结果为基础，验证了理论分析和信道切换策略的正确性。
　　第五章进行全文总结，并指出未来研究认知无线电网络中动态频谱接入性能的方向及其趋势。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2认知无线电技术的研究背景

1.3本文的研究意义和内容

1.4全文结构安排

第二章 认知无线电网络中动态频谱接入建模分析基础

2.1引言

2.2动态频谱接入模型分类

2.3动态频谱接入架构

2.4现有典型的动态频谱接入行为建模分析框架

2.5本章小结

第三章 基于排队理论的CR用户系统性能分析及其接入策略设计

3.1引言

3.2系统模型

3.3基于虚拟优先级排队理论的时延性能分析

3.4多信道接入策略的优化

3.5本章小结

第四章 跳频模式下的CR用户系统性能分析

4.1引言

4.2系统模型

4.3传输扩展时延模型分析

4.4数值结果

4.5本章小结

第五章 全文总结及未来研究工作

5.1全文总结

5.2下一步研究方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

个人简历