認(rèn)知無線電的干擾建模研究.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，對(duì)頻譜資源的需求也不斷增大，而現(xiàn)有固定式的頻率分配方式制約了無線通信的發(fā)展，認(rèn)知無線電作為一種新的無線通信技術(shù)，在不改變現(xiàn)有頻率分配情況下，可實(shí)時(shí)利用授權(quán)主用戶所擁有的頻率進(jìn)行通信，從而提高了頻譜使用的效率。由于認(rèn)知無線電次用戶與授權(quán)主用戶在一段相同或重疊的頻譜上通信，因此認(rèn)知無線電技術(shù)應(yīng)用的前提條件之一就是次用戶的活動(dòng)不能對(duì)主用戶產(chǎn)生有害干擾。但由于不確定的通信環(huán)境和不完善的頻譜感知技術(shù)影響，存在次用戶錯(cuò)誤感知

2、主用戶的可能情況出現(xiàn)，進(jìn)而造成認(rèn)知無線電用戶對(duì)授權(quán)主用戶的干擾，因此有必要對(duì)認(rèn)知無線電干擾進(jìn)行深入研究，以探討干擾的概率模型和各種因素對(duì)干擾的影響，為認(rèn)知無線電的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　目前國內(nèi)外對(duì)認(rèn)知無線電干擾的研究尚處于起步階段，研究成果相對(duì)較少，通常使用的干擾研究的方法有：統(tǒng)計(jì)模型方法，即通過累積量所描述的干擾統(tǒng)計(jì)特性近似得到干擾的概率分布；以及邊界模型方法，即通過統(tǒng)計(jì)量推測(cè)干擾的上下邊界。由于這些方法不能精確描述干擾的概率分布

3、，具有一定的誤差性，因而其應(yīng)用具有較大的局限性。而認(rèn)知無線電所涉及的物理因素非常多，如次用戶所采用的頻譜感知方案、網(wǎng)絡(luò)的空間形狀、次用戶的空間分布、通信信道、次用戶和主用戶的信號(hào)特征等，現(xiàn)有的研究能涵蓋以上因素的相對(duì)比較少。因此為了克服統(tǒng)計(jì)模型和邊界模型的局限性，本文以數(shù)學(xué)推導(dǎo)為基礎(chǔ)，盡可能多涵蓋各種物理因素，得到不同信道環(huán)境下認(rèn)知無線電次用戶對(duì)授權(quán)主用戶的干擾模型，并推導(dǎo)出相應(yīng)的中斷概率、概率密度函數(shù)、統(tǒng)計(jì)均值和方差等。本文主要工作有

4、：
　　首先，本文研究了認(rèn)知無線電所產(chǎn)生的原因、形成的機(jī)制、理論定義等，歸納總結(jié)出認(rèn)知無線電干擾研究的框架模型，該框架模型討論了干擾研究的基本方法，分析了各種物理因素對(duì)干擾的影響。
　　以認(rèn)知無線電干擾研究框架模型為基礎(chǔ)，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，本文分別研究了三種典型衰落通信信道下的認(rèn)知無線電干擾概率模型，如：主用戶通信信道和次干擾信道均為瑞利衰落、主用戶通信信道為瑞利衰落而次干擾信道為賴斯衰落、主用戶通信信道為瑞利衰落而次干擾

5、信道為Nakagami衰落。
　　為了提高干擾模型的適用性，本文將通信信道擴(kuò)展為陰影+衰落環(huán)境，并從空間細(xì)分為無限小區(qū)域的角度提出了另外三種擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景下的認(rèn)知無線電干擾概率模型，如：主用戶通信信道和次干擾信道均為對(duì)數(shù)正態(tài)陰影+Nakagami衰落、主用戶通信信道為對(duì)數(shù)正態(tài)陰影+Nakagami衰落而次干擾信道為對(duì)數(shù)正態(tài)陰影+瑞利衰落、主用戶通信信道為對(duì)數(shù)正態(tài)陰影+Nakagami衰落而次干擾信道為對(duì)數(shù)正態(tài)陰影+賴斯衰落。

6、　　鑒于認(rèn)知無線電次用戶網(wǎng)絡(luò)通常以某種協(xié)作感知的狀態(tài)下存在的，本文在詳細(xì)研究了次用戶網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立感知與協(xié)作感知時(shí)干擾模型的變化，提出了次用戶協(xié)作感知時(shí)認(rèn)知無線電的干擾模型。而且不管次用戶網(wǎng)絡(luò)是在獨(dú)立感知還是協(xié)作感知情況下，本文中提出的干擾數(shù)學(xué)模型都可涵蓋認(rèn)知無線電干擾所涉及的幾個(gè)重要物理因素，如：頻譜感知方案、任意形狀的空間、通信信道路徑損耗及衰落或陰影參數(shù)、次用戶和主用戶的信號(hào)功率特征等。
　　為了驗(yàn)證本文模型的有效性，文中針對(duì)各模