基于認(rèn)知無線電技術(shù)的頻譜資源利用研究.pdf

1、認(rèn)知無線電技術(shù)在提出以后一直被認(rèn)為是解決頻譜擁塞和頻譜利用率低下之間矛盾的有效途徑，可應(yīng)用于以伺機(jī)方式使用授權(quán)頻段的空閑頻譜資源的非授權(quán)系統(tǒng)中，如IEEE802.22系統(tǒng)通過認(rèn)知無線電技術(shù)利用廣播電視頻段來實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)地區(qū)的寬帶接入。盡管包括802.22在內(nèi)的非授權(quán)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)進(jìn)行了多年，然而到目前為止，應(yīng)用前景依然不太明朗。解決有效頻譜利用的問題不能只依靠非授權(quán)系統(tǒng)來解決，對(duì)于正在運(yùn)營(yíng)的授權(quán)系統(tǒng)也同樣需要考慮如何提高頻譜利用效率。

2、提高主流的授權(quán)無線系統(tǒng)的頻譜利用率會(huì)更有效地解決無線頻譜資源的利用問題。
　　不同系統(tǒng)間存在頻譜資源利用不均的問題，有些系統(tǒng)的頻譜利用率一直都比較低下；有些系統(tǒng)雖然整體頻譜利用率較高，但在某些時(shí)段和某些地區(qū)也存在利用率低下的問題。通過在不同的系統(tǒng)之間進(jìn)行頻譜共享和頻譜資源再分配，可以解決頻譜資源利用不均的問題。非授權(quán)系統(tǒng)通過伺機(jī)頻譜利用的方式與授權(quán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頻譜共享，這種方式也可以推廣到其他系統(tǒng)中解決在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的頻譜資源分配問

3、題。
　　伺機(jī)利用頻譜的認(rèn)知無線電系統(tǒng)首先需要發(fā)現(xiàn)可利用的頻譜資源，頻譜利用的效果與頻譜檢測(cè)的性能、頻譜接入的策略密切相關(guān)，頻譜檢測(cè)和頻譜接入都是本文的研究問題。本文主要包括以下研究?jī)?nèi)容：
　　第一，界定了頻譜資源的概念，分析了各種無線技術(shù)對(duì)頻譜資源的利用的不同情況，并從頻譜空間的角度進(jìn)行了歸納。在頻譜資源空間模型基礎(chǔ)上，對(duì)認(rèn)知無線電技術(shù)應(yīng)用于非授權(quán)系統(tǒng)與授權(quán)系統(tǒng)的不同情況分別加以說明，并指出兩種不同情況在關(guān)鍵技術(shù)和研究重點(diǎn)

4、上的差異。分別針對(duì)認(rèn)知非授權(quán)系統(tǒng)與認(rèn)知授權(quán)系統(tǒng)的頻譜資源利用方案，給出了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一般框架。
　　第二，分析了不同的檢測(cè)方法的檢測(cè)性能和噪聲不確定度對(duì)其的影響；提出了離散和連續(xù)形式的噪聲不確定度模型，并給出了以平均檢測(cè)概率和虛警概率為評(píng)價(jià)指標(biāo)的檢測(cè)器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。相比以往對(duì)噪聲不確定度下的檢測(cè)性能研究給出了更準(zhǔn)確的分析。檢測(cè)器的判決門限可以通過噪聲方差分布的先驗(yàn)知識(shí)來確定，從而得到噪聲不確定下的最佳平均檢測(cè)性能。
　　第三，從

5、多傳感器數(shù)據(jù)融合角度研究認(rèn)知無線電系統(tǒng)合作感知問題。忽略不可靠用戶的檢測(cè)結(jié)果，采用部分融合的方法可以提高認(rèn)知無線電系統(tǒng)的檢測(cè)性能。通過研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于特定的在線用戶規(guī)模，存在一個(gè)最佳的參與融合用戶數(shù)?？梢怨潭ㄟx擇每次檢測(cè)的融和用戶數(shù)使系統(tǒng)平均檢測(cè)概率最大，或根據(jù)每次檢測(cè)的接收信號(hào)狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整參與融合的用戶數(shù)可以使每次檢測(cè)的性能最佳。
　　第四，在多模終端和認(rèn)知無線電技術(shù)基礎(chǔ)上提出以終端為主導(dǎo)的頻譜分配方案，并與以網(wǎng)絡(luò)為主導(dǎo)的集中式頻譜

6、分配方案進(jìn)行比較。從運(yùn)營(yíng)商角度講，盡管以終端為主導(dǎo)的頻譜分配方案中每個(gè)用戶并不知道其他用戶的情況，仍然可以通過合理有效的接入策略可以達(dá)到較高的頻譜利用效率，在有些條件下甚至可達(dá)到與全局優(yōu)化方案相同的利用效率。從用戶角度講，多模終端的自主切換有利于在移動(dòng)環(huán)境中保障用戶的業(yè)務(wù)QoS。
　　第五，說明了未來無線通信對(duì)下一代多模終端的需求，并對(duì)認(rèn)知無線電技術(shù)在下一代多模終端中的應(yīng)用前景及實(shí)現(xiàn)可行性進(jìn)行了分析。提出了一種基于認(rèn)知無線電技術(shù)的