基于ON-OFF信道模型的頻譜檢測與共享研究.pdf

1、為了解決當(dāng)前無線頻譜資源“短缺”的問題，認(rèn)知無線電(CognitiveRadio，CR)技術(shù)作為一個(gè)新興技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。認(rèn)知無線電的基本思想是在不影響授權(quán)用戶的前提下接入信道實(shí)現(xiàn)頻譜共享以提高頻譜利用率。在認(rèn)知無線電的實(shí)現(xiàn)過程中需要解決頻譜檢測、頻譜共享等關(guān)鍵技術(shù)。
　　論文首先介紹了認(rèn)知無線電的研究背景、意義和現(xiàn)狀，并重點(diǎn)對頻譜檢測和頻譜共享技術(shù)進(jìn)行了綜述。其次，對基于圖論著色和博弈論的兩種主要頻譜共享模型進(jìn)行了深入研究，探討了這

2、兩種模型的基本原理及應(yīng)用實(shí)例。
　　認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)依賴頻譜檢測來確保對授權(quán)用戶的干擾控制在一定范圍之內(nèi)，但通常頻譜檢測事先假設(shè)授權(quán)用戶的活動(dòng)模型，即頻譜使用模型，是固定且已知的，而且這種方法也不能跟蹤授權(quán)用戶的動(dòng)態(tài)時(shí)變特性。因此，提出了一種授權(quán)用戶活動(dòng)估計(jì)與跟蹤算法。在集中控制CR網(wǎng)絡(luò)中，通過建立的移動(dòng)模型來預(yù)測各個(gè)認(rèn)知用戶可能的檢測時(shí)間，認(rèn)知基站選擇預(yù)測檢測時(shí)間最長的認(rèn)知用戶來檢測授權(quán)用戶。單個(gè)認(rèn)知用戶使用最大似然估計(jì)理論來估計(jì)

3、授權(quán)用戶的ON/OFF平均周期并發(fā)送給認(rèn)知基站，認(rèn)知基站在獲得多個(gè)估計(jì)均值后，采用加權(quán)平均算法來計(jì)算最后的均值。通過均值的均方誤差來停止精細(xì)檢測，并且利用均方誤差的變化來重新啟動(dòng)精細(xì)檢測以便跟蹤授權(quán)用戶活動(dòng)的變化。另外，該算法還被用于CRadhoc網(wǎng)絡(luò)，在CRadhoc網(wǎng)絡(luò)中建立了分布式存儲(chǔ)機(jī)制和頻譜檢測信息廣播機(jī)制。兩種系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，提出的方法能夠快速有效地檢測并跟蹤授權(quán)用戶的活動(dòng)。
　　在提出的授權(quán)用戶活動(dòng)估計(jì)與檢測算法

4、的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對基于ON/OFF信道模型的頻譜共享算法進(jìn)行了研究。該算法利用建立的ON/OFF信道狀態(tài)周期的預(yù)測模型給出預(yù)測周期。認(rèn)知用戶在已知預(yù)測周期的情況下，計(jì)算出授權(quán)用戶的空閑信道吞吐量，進(jìn)而構(gòu)造認(rèn)知用戶的效用函數(shù)。根據(jù)認(rèn)知用戶的效用函數(shù)及授權(quán)用戶的收益函數(shù)，采用博弈理論來制定一個(gè)使雙方利益最大化的價(jià)格。系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，該算法不僅可以降低對授權(quán)用戶的干擾以及提高認(rèn)知用戶的通信質(zhì)量，還可以完善頻譜共享過程中的定價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)買賣