認知無線電動態(tài)頻譜管理技術(shù)研究.pdf

1、認知無線電能夠智能地感知周圍無線環(huán)境、發(fā)現(xiàn)并合理利用“頻譜空穴”，以提高頻譜利用率，從而緩解無線頻譜需求膨脹與稀缺之間的矛盾，是通信領(lǐng)域的研究熱點。動態(tài)頻譜管理是認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)，其包括頻譜感知、頻譜決策與共享以及頻譜移動性管理等。
　　 本文主要研究認知無線電動態(tài)頻譜管理關(guān)鍵技術(shù)。
　　 首先，介紹了研究背景和意義，并詳細介紹了認知無線電動態(tài)頻譜管理各項關(guān)鍵技術(shù)及其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　 其次，研究了基于多

2、子帶信號采樣和小波變換的寬帶頻譜感知方法。利用調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器(Modulated Wideband Converter，MWC)實現(xiàn)寬帶信號的低速率采樣，并得到子帶信號；提出一種噪聲功率及檢測門限估計方法；利用能量檢測法實現(xiàn)對非噪聲子帶的頻譜感知；最后利用小波變換對信號子帶進行頻譜邊緣檢測，以確定主用戶信號占用頻段的確切位置信息。仿真結(jié)果表明：所提出的寬帶頻譜感知方法能夠在寬頻帶范圍內(nèi)以若干低速ADC(Analog toDigital

3、Converter)完成對寬帶頻譜信號的采樣、頻譜感知，并得到主用戶信號占用頻段的確切位置信息，使寬帶頻譜感知的實際實現(xiàn)成為可能。
　　 然后，研究了基于信道性能和用戶需求的頻譜共享方法。針對各可用信道性能差異較大的情況，利用ON-OFF模型建模授權(quán)信道的使用情況并給出統(tǒng)計參數(shù)表示；然后推導(dǎo)了認知用戶切換概率，并提出一種用信道狀態(tài)變化率衡量信道性能的方法；在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合信道性能的頻譜分配算法。仿真結(jié)果表明，該頻譜分配算法

4、在降低切換概率的同時提高了實際總效益。為了利用在頻譜分配過程中認知用戶所獲取的多余分配量，構(gòu)建了基于需求的頻譜分配模型，并設(shè)定分配目標函數(shù)；然后提出一種基于需求的短時頻譜切換的協(xié)同頻譜分配算法。仿真結(jié)果表明，該算法能夠有效利用多余分配量，提高了實際有用效益以及抗干擾能力。
　　 最后，研究了基于預(yù)留信道機制的頻譜切換方法。利用IEEE802.22標準草案提出的預(yù)留信道機制對三種基本頻譜切換進行描述；為了降低預(yù)留信道機制的新呼阻塞

5、率，在感知預(yù)留信道的基礎(chǔ)上提出了對新呼用戶排隊緩沖的方法。仿真結(jié)果表明，該方法在保證切換性能的同時能夠有效降低新呼阻塞率，并使語音性能惡劣等級(Grade of Annoyance，GoA)值大幅下降。針對認知無線電網(wǎng)絡(luò)可用頻譜的時變特性，提出一種基于嚴格位勢博弈的動態(tài)預(yù)留信道選擇方法，它將認知網(wǎng)絡(luò)作為一種干擾減小網(wǎng)絡(luò)，利用博弈交互原理實現(xiàn)動態(tài)參數(shù)的調(diào)整。仿真結(jié)果表明，該方法能夠在增加少量網(wǎng)絡(luò)總干擾的情況下動態(tài)選擇預(yù)留信道，所預(yù)留的信道