感知无线网络中频谱检测与动态接入技术研究

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1、中南大学硕士学位论文摘要摘要随着无线通信技术的飞速发展，频谱缺乏已经成为一个非常严重的问题。感知无线电(CognitiveRadio)技术能有效解决频谱紧张的现状。感知无线电技术是无线移动通信领域的一种革命性技术，无线用户利用该技术可以感知目前通信环境中所有的频谱使用机会，并进行动态的频谱接入，从而提高通信系统的容量和频谱利用率。利用感知无线电技术进行动态频谱接入有两种情况。一种是接入非授权(Unlicensed)频段，达到动态共享的目的；另一种是伺机(opportunistic)使用已授权(1icensed)给其他系统的频段。第二种方式涉及到对授权频段使用的感知以及避免对授

2、权用户的干扰，是感知无线电的重点和难点。本文讨论的是第二种方式。伺机接入授权频段的基本要求是不干扰授权用户，因而第二种动态频谱接入方式的首要工作是检测出可用频谱空穴，只有搜索到了频谱空穴，才能伺机接入授权频段。本文首先简要介绍了感知无线电的相关研究背景、研究现状和概念。接下来，对感知无线网络中频谱感知技术进行了研究，介绍了三种频谱感知技术：发射机检测、协作检测和基于干扰的检测，并提出了基于能量检测及用户合作(EDAUC)的协作感知方法。仿真和分析表明：该方法能有效提高检测频谱空穴的概率。检测出频谱空穴之后，感知用户如何有效接入授权频段是一个重要的问题。本文在第四章以CR和正交

3、频分复用(OFDM)为基础，用马尔可夫理论建立频谱接入模型来分析这一问题。在此基础上，提出了一种基于退让机制的动态频谱接入方案。该方案允许感知用户自适应地选取可用频带，在不对主用户造成干扰的前提下使用其暂时未使用的频段，从而有效地提高了频谱利用率。针对基于退让机制(BCM)的频谱接入方案的不足，本文在第五章提出了一种基于干扰最小化、需求最大化的动态频谱接入方案。该方案的特点是感知用户通过学习以往频段接入的经验，选择平时成功接入率最大的可用频段作为候选接入频段，在主用户出现时，感知用户通过一定的算法切换到这些候选频段。仿真和分析表明：与BCM方案相比，该方案能进一步提高频谱利用

4、率。中南大学硕士学位论文摘要关键词感知无线电，频谱空穴，协作感知，动态频谱接入，马尔可夫模型Ⅱ中南大学硕十学位论文ABSTRACTABSTRACTWiththerapidgrowthofwirelesstechnologies，spectrumscarcityhasbecomeaseriousproblem．Cognitiveradiotechnologycaneffectivelysolvethespectrumtenseactuality．Cognitiveradiotechnologyisarevolutionarytechnologyofwirelessmobilec

5、ommunication，andthesecondaryuserscanuseCRtechnologytosenseallavailablespectrumopportunityatpresentcommunicationenvironment，andaccessspectrumdynamically，SOthattheefficiencyofspectrumisimprovedandthecapacityofwirelesscommunicationsystemisincreased．TherearetwoscenariosofusingCRtechnologytoacce

6、ssspectrumdynamically。Oneisthatthesecondaryuserssharespectrumonunlicensedband，andachievesthedynamicsharingthegoal．Theotheristhatthesecondaryusersopportunisticlyuselicensedspectrum．Thelatterscenarioinvolvessensinglicensedspectrumandavoidinginterferencetolicensedusers，whicharethekeypointsofco

7、gnitiveradio．WhatthispaperdiscussesiSthesecondscenarios．Theessentialrequirementsthatthesecondaryusersaccesslicensedspectrumopportunisticlyistoavoideinterferencetolicensedusers，thereforetheseconddynamicspectrumaccessway’Smostimportantworkistodetecttheavai