基于准静态场景的认知无线电频谱共享新算法的研究

摘要

认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种随着无线通信发展的不断需求而产生的新技术。美国联邦通信委员会的调查研究显示，许多由当今固定频谱分配政策确定的频谱段，在大部分的时间里都是空闲着未被使用的。与此矛盾的是，快速发展的当今无线通信技术，却正被频谱资源稀缺和频谱利用率低下的问题困扰着。认知无线电作为一种新型的频谱共享技术，能够智能地探测周围射频信号在空间、时间和频率上的可用信道，通过调整自身的发射参数，自适应的接入空闲信道而不对主用户造成任何干扰，从而最大限度的提高频谱利用率并有效解决上述矛盾。
　　 本论文是在参与新世纪优秀人才计划（项目编号：NCET-06—0091）和国家高新技术863项目（频谱资源共享无线通信系统，项目编号：2009AA011802）的过程中，取得的研究成果。论文基于准静态频谱分配场景，对认知无线电频谱共享算法做了较深入的研究，论文的内容概括如下：
　　 第一章介绍了课题的研究背景和论文基本结构。
　　 第二章介绍了认知无线电的定义及其功能，详细阐述了认知无线电技术在国内外研究现状及其关键技术，并指明了本论文的研究方向。
　　 第三章首先系统地介绍了认知无线电频谱共享的定义及相应的研究思路，给本论文的研究奠定了理论基础。然后，基于准静态场景模型，提出了一种以认知用户网络的吞吐量为优化目标的频谱分配模型，给出了该模型的优化解法并给出了相应的仿真分析。
　　 第四章在第三章的基础上，综合考虑了主用户的动态性能参数，给出了一种更实用的异构认知网络的频谱分配模型，并给出了理论分析，同时，仿真结果也验证了该模型及其算法的可行性。
　　 第五章总结全文，并进一步指明了后续的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.1.1 课题研究的背景

1.1.2 课题研究的意义及来源

1.2 论文的主要工作及取得的成果

1.3 论文的结构安排

第二章 认知无线电概述

2.1 引言

2.2 认知无线电

2.2.1 认知无线电技术的产生

2.2.2 认知无线电的定义

2.2.3 认知无线电的关键技术

2.2.4 认知无线电的主要功能

2.2.5 认知无线电研究重点和研究方向

2.2.6 国内外研究现状

2.2.7 认知无线电的应用前景

2.3 本章小结

第三章 基于吞吐量模型的一种准静态频谱分配算法

3.1 认知无线电频谱分配(共享)定义

3.2 频谱共享模型分类

3.2.1 基于网络结构的频谱共享技术：

3.2.2 基于频谱分配行为的频谱共享技术：

3.2.3 基于接入技术的频谱共享技术：

3.3 频谱共享解决策略分类

3.4 本章关于频谱共享的研究

3.5 研究背景介绍

3.6 研究前提和系统模型

3.6.1 系统前提假设

3.6.2 建模约束条件

3.7 问题描述和DS算法

3.7.1 系统建模

3.7.2 目标表达式的理论上界

3.7.3 有导向的搜索(DS)算法

3.8 仿真分析

3.9 本章小结

第四章 基于主用户活动性的改进的准静态频谱分配算法

4.1 引言

4.2 研究内容的创新点

4.2.1 主用户活动性

4.2.2 认知网络的异构性

4.3 前提假设和系统示意

4.4 模型的数学表述

4.5 模型的解决策略

4.6 信道重分配性能分析

4.6.1 传统分配算法的重构概率分析

4.6.2 改进算法的重构概率分析

4.6.3 重构概率比较

4.7 仿真分析

4.8 本章小结

第五章 结束语

5.1 论文工作总结

5.2 后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文