認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)頻譜分配技術(shù)研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的無線通信環(huán)境中,非授權(quán)用戶無法對空閑的授權(quán)頻段加以利用,這就導(dǎo)致了嚴(yán)重的頻譜資源浪費(fèi),頻譜資源的稀缺和利用率低下嚴(yán)重制約了無線通信業(yè)務(wù)的發(fā)展。認(rèn)知無線電技術(shù)的出現(xiàn)為解決頻譜資源利用低下問題提供了有效途徑。認(rèn)知無線電的核心思想是,通過采用動態(tài)的頻譜分配方法,二級用戶可以機(jī)會接入到空閑的頻段進(jìn)行通信,并以此來提高頻譜的利用率。本文主要研究了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)頻譜分配算法,旨在不影響一級用戶的前提下提高二級用戶的接入性能。
　　

2、首先,針對當(dāng)前大多數(shù)的研究僅僅局限于分析二級用戶在授權(quán)信道中的接入性能,本文提出并建立了“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”,綜合考慮二級用戶在一級信道和二級信道中的動態(tài)接入性能。運(yùn)用排隊論知識,本文從二級用戶阻塞概率、需要頻譜切換的概率、頻譜切換成功的概率、掉線概率和吞吐量等5個性能指標(biāo)對“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”進(jìn)行了具體的數(shù)學(xué)量化。仿真結(jié)果顯示,在相同條件下,相對于以往的“無二級信道模型”,除了頻譜切換成功的概率相當(dāng)外,“無優(yōu)先級的

3、動態(tài)頻譜分配模型”在二級用戶阻塞概率、需要頻譜切換的概率、掉線概率和吞吐量等四個指標(biāo)上有較大的性能提升。因為本文同時考慮了二級用戶在一級信道和二級信道的接入性能,故本文提出的模型更加全面。
　　緊接著,考慮到頻繁的信道切換會給二級用戶帶來較大的時延和系統(tǒng)開銷,本文對“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”加以改進(jìn),提出了“基于優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”。其思想是讓二級用戶優(yōu)先考慮接入到空閑的二級信道,在無空閑二級信道的情況下才考慮接入到空閑

4、的一級信道?？紤]到排隊模型計算簡單和復(fù)雜度低,本文首先用排隊模型近似求解了基于優(yōu)先級模型的三維穩(wěn)定狀態(tài)分布;然而,為了得出精確的性能指標(biāo),本文建立了馬爾科夫鏈,結(jié)合MATLAB編程給出了求解三維馬爾科夫鏈各穩(wěn)定狀態(tài)概率的方法,然后根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)概率求解二級用戶各性能指標(biāo)。最后,仿真結(jié)果表明,與“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”比較,在不降低其它性能指標(biāo)的前提下,“基于優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”二級用戶頻譜切換概率大大下降,頻譜切換性能得到較大