感知無線電系統(tǒng)中能量檢測及MAC層調(diào)度技術(shù)的研究.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務(wù)迅速地發(fā)展，對頻譜的需求逐漸增加。目前，無線頻譜資源日漸緊張。但是，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC，the FederalCommunications Commission）給出的無線頻譜實際使用情況的測量報告表明，不同區(qū)域、不同時間的無線頻譜資源使用情況十分不均勻，有的頻譜利用率很低，有的卻比較繁忙，并且不同的無線頻譜繁忙情況也不盡相同。這樣，就出現(xiàn)頻譜資源短缺與頻譜利用率低下的矛盾，為了實現(xiàn)二者的合理分配，無線頻譜的分配

2、方案一直在探索和研究之中。動態(tài)頻譜分配方式由于其靈活的分配機制逐漸引起業(yè)內(nèi)普遍地關(guān)注，而感知無線電技術(shù)能夠比較合理地實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享，是實現(xiàn)動態(tài)頻譜分配的主流技術(shù)。本論文就是在這樣背景下，選擇感知無線電技術(shù)作為主要研究方向。論文的重點是對物理層的能量檢測算法與媒體接入控制（MAC，Media Access Control）層的資源調(diào)度方法進行了探索與研究，主要的創(chuàng)新點如下：
　　 1、對頻譜使用情況準(zhǔn)確檢測是感知無線電系統(tǒng)實現(xiàn)動

3、態(tài)頻譜共享的關(guān)鍵。在物理層的能量檢測算法中，本文提出獨立檢測時的雙門限檢測算法，選擇不同的檢測門限，更有利于實現(xiàn)對主用戶的保護。同時，還提出動態(tài)檢測門限的檢測算法。理論分析與仿真結(jié)果表明，在低信噪比時，使用動態(tài)檢測門限算法能夠獲得較好的檢測概率，在信噪比相對較好的時候，使用雙門限檢測算法更能體現(xiàn)對主用戶的保護。
　　 2、在頻譜檢測過程中，為了克服衰落及干擾對檢測性能的影響，協(xié)作檢測算法作為有效手段被引入到頻譜檢測之中。本文提出

4、雙門限的協(xié)作能量檢測算法。在集中式的感知無線網(wǎng)絡(luò)中，通過中心控制節(jié)點來接收各個感知用戶的檢測結(jié)果或檢測值，并在中心控制點進行最終判決。同時，本文還提出感知無線網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作時機選擇與協(xié)作伙伴選擇的問題。理論分析與仿真結(jié)果表明，雙門限的協(xié)作能量檢測算法不僅可以解決單用戶獨立檢測時的檢測結(jié)果落在兩個門限之間的情況，而且還能提高協(xié)作檢測的概率。同時，在選擇協(xié)作檢測時，要根據(jù)感知用戶所處的環(huán)境選擇適合的協(xié)作時機與協(xié)作伙伴，以實現(xiàn)檢測性能與實現(xiàn)復(fù)雜

5、度地折中。
　　 3、隨著對感知無線電技術(shù)研究的進一步深入，感知無線電系統(tǒng)中的媒體接入控制（MAC）層如何實現(xiàn)頻譜的動態(tài)管理、移動性管理及如何滿足Qos（Quality-of-service）需求等都開始涉及并逐漸深入。本文提出感知用戶有限能量條件下的主用戶保護接入策略，應(yīng)用部分可測馬爾可夫判決過程（POMDP，Partially Observable Markov Decision Process）模型對這一策略進行建模與求解

6、。理論分析與仿真結(jié)果表明，感知網(wǎng)絡(luò)的吞吐量與感知用戶的剩余能量以及對主用戶的保護程度有關(guān)，感知用戶的剩余能量多且對主用戶保護不嚴(yán)格時，感知網(wǎng)絡(luò)的吞吐量提高顯著，反之，則影響明顯。同時，主網(wǎng)絡(luò)的信道繁忙情況也是影響感知網(wǎng)絡(luò)吞吐量的一個重要因素。
　　 4、本論文還針對感知網(wǎng)絡(luò)中的感知用戶有可能同時占用同一信道的情況提出了同搶避免的接入策略。由于感知用戶根據(jù)一定的規(guī)則對主網(wǎng)絡(luò)信道進行感知與占用，感知網(wǎng)絡(luò)中的用戶之間有發(fā)生同搶的可能性