認知無線網絡動態(tài)頻譜分配技術研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的無線通信環(huán)境中,非授權用戶無法對空閑的授權頻段加以利用,這就導致了嚴重的頻譜資源浪費,頻譜資源的稀缺和利用率低下嚴重制約了無線通信業(yè)務的發(fā)展。認知無線電技術的出現(xiàn)為解決頻譜資源利用低下問題提供了有效途徑。認知無線電的核心思想是,通過采用動態(tài)的頻譜分配方法,二級用戶可以機會接入到空閑的頻段進行通信,并以此來提高頻譜的利用率。本文主要研究了認知無線網絡的動態(tài)頻譜分配算法,旨在不影響一級用戶的前提下提高二級用戶的接入性能。
　　

2、首先,針對當前大多數的研究僅僅局限于分析二級用戶在授權信道中的接入性能,本文提出并建立了“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”,綜合考慮二級用戶在一級信道和二級信道中的動態(tài)接入性能。運用排隊論知識,本文從二級用戶阻塞概率、需要頻譜切換的概率、頻譜切換成功的概率、掉線概率和吞吐量等5個性能指標對“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”進行了具體的數學量化。仿真結果顯示,在相同條件下,相對于以往的“無二級信道模型”,除了頻譜切換成功的概率相當外,“無優(yōu)先級的

3、動態(tài)頻譜分配模型”在二級用戶阻塞概率、需要頻譜切換的概率、掉線概率和吞吐量等四個指標上有較大的性能提升。因為本文同時考慮了二級用戶在一級信道和二級信道的接入性能,故本文提出的模型更加全面。
　　緊接著,考慮到頻繁的信道切換會給二級用戶帶來較大的時延和系統(tǒng)開銷,本文對“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”加以改進,提出了“基于優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”。其思想是讓二級用戶優(yōu)先考慮接入到空閑的二級信道,在無空閑二級信道的情況下才考慮接入到空閑

4、的一級信道?？紤]到排隊模型計算簡單和復雜度低,本文首先用排隊模型近似求解了基于優(yōu)先級模型的三維穩(wěn)定狀態(tài)分布;然而,為了得出精確的性能指標,本文建立了馬爾科夫鏈,結合MATLAB編程給出了求解三維馬爾科夫鏈各穩(wěn)定狀態(tài)概率的方法,然后根據穩(wěn)定狀態(tài)概率求解二級用戶各性能指標。最后,仿真結果表明,與“無優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”比較,在不降低其它性能指標的前提下,“基于優(yōu)先級的動態(tài)頻譜分配模型”二級用戶頻譜切換概率大大下降,頻譜切換性能得到較大