認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)頻譜接入策略與性能分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展，越來越多的無線系統(tǒng)與應(yīng)用不斷出現(xiàn)，對頻譜資源的需求也越來越大。然而，當(dāng)前廣泛采用的固定頻譜分配方式導(dǎo)致頻譜資源日益稀缺。另一方面，實際的測量結(jié)果表明已分配頻譜的很大一部分僅僅被零星地使用，一些非授權(quán)頻段的頻譜占用擁擠，而大多數(shù)授權(quán)頻段的頻譜利用率則很低，從而造成了頻譜資源的極大浪費。為了解決這一矛盾，基于認(rèn)知無線電的動態(tài)頻譜接入技術(shù)應(yīng)運而生。在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中，如何根據(jù)不同的應(yīng)用場景和目標(biāo)設(shè)計靈活高效的動態(tài)頻譜

2、接入策略以最大化系統(tǒng)性能，是一個熱門研究課題。基于此，本文選取用戶服務(wù)質(zhì)量提升和能效優(yōu)化兩個角度，開展對高效動態(tài)頻譜接入策略的深入研究。
　　 從提升用戶服務(wù)質(zhì)量的角度出發(fā)，提出了一種信道聚合場景下動態(tài)頻譜接入的改進策略。該策略針對現(xiàn)有信道聚合中聚合的信道數(shù)在傳輸過程中保持不變而導(dǎo)致的高阻塞概率和掉線概率問題，通過引入信道適配技術(shù)以實現(xiàn)自適應(yīng)信道聚合與分片，在提高頻譜利用率的同時能夠避免不必要的阻塞和掉線。另一方面，采用排隊機制

3、，允許被主用戶先占的次用戶進入隊列等待而非直接掉線，直到可用信道再次出現(xiàn)或預(yù)定義的最大排隊時間超時，使次用戶從統(tǒng)計上可獲得更多頻譜使用機會，降低掉線概率，并可能獲得其它性能增益。仿真結(jié)果表明，信道適配的引入能夠有效降低次用戶阻塞概率和掉線概率，并提高頻譜利用率，在此基礎(chǔ)上引入排隊機制后，能夠進一步降低次用戶掉線概率，略微增加頻譜利用率，同時基本不影響阻塞概率。
　　 從優(yōu)化能效的角度出發(fā)，提出了一種能量高效的信道聚合策略。針對采

4、用非理想并行信道感知或串行信道感知的同步幀結(jié)構(gòu)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)，在保證對主用戶提供充分保護的前提下，同時考慮次用戶感知能耗和感知動態(tài)性對能效的影響，以最大化系統(tǒng)能效為目標(biāo)，將信道聚合過程中信道感知階段的感知時間和信道接入階段的功率分配進行聯(lián)合優(yōu)化，同時兼顧次用戶最大功率預(yù)算和最小速率需求，將能量高效信道聚合問題建模為分式和問題，并借助于非線性分式規(guī)劃理論進行問題轉(zhuǎn)化和求解，設(shè)計出高效的算法來找到最優(yōu)感知時間和功率分配方案。能量高效信道聚合策