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

1、隨著現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的無(wú)線系統(tǒng)與應(yīng)用不斷出現(xiàn)，對(duì)頻譜資源的需求也越來(lái)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(shí)際的測(cè)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(fèi)。為了解決這一矛盾，基于認(rèn)知無(wú)線電的動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，如何根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和目標(biāo)設(shè)計(jì)靈活高效的動(dòng)態(tài)頻譜

2、接入策略以最大化系統(tǒng)性能，是一個(gè)熱門(mén)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(gè)角度，開(kāi)展對(duì)高效動(dòng)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(chǎng)景下動(dòng)態(tài)頻譜接入的改進(jìn)策略。該策略針對(duì)現(xiàn)有信道聚合中聚合的信道數(shù)在傳輸過(guò)程中保持不變而導(dǎo)致的高阻塞概率和掉線概率問(wèn)題，通過(guò)引入信道適配技術(shù)以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)信道聚合與分片，在提高頻譜利用率的同時(shí)能夠避免不必要的阻塞和掉線。另一方面，采用排隊(duì)機(jī)制

3、，允許被主用戶先占的次用戶進(jìn)入隊(duì)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(duì)時(shí)間超時(shí)，使次用戶從統(tǒng)計(jì)上可獲得更多頻譜使用機(jī)會(huì)，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(duì)機(jī)制后，能夠進(jìn)一步降低次用戶掉線概率，略微增加頻譜利用率，同時(shí)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(duì)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在保證對(duì)主用戶提供充分保護(hù)的前提下，同時(shí)考慮次用戶感知能耗和感知?jiǎng)討B(tài)性對(duì)能效的影響，以最大化系統(tǒng)能效為目標(biāo)，將信道聚合過(guò)程中信道感知階段的感知時(shí)間和信道接入階段的功率分配進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，同時(shí)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(wèn)題建模為分式和問(wèn)題，并借助于非線性分式規(guī)劃理論進(jìn)行問(wèn)題轉(zhuǎn)化和求解，設(shè)計(jì)出高效的算法來(lái)找到最優(yōu)感知時(shí)間和功率分配方案。能量高效信道聚合策