【摘要】：在21世紀,認知無線電技術(shù)將在無線電頻譜分配領(lǐng)域得到廣泛使用。它能夠為用戶提供了增強的服務(wù)質(zhì)量和更大的吞吐量,是優(yōu)化頻譜分配的最佳方式。該技術(shù)能夠使終端學習并自適應(yīng)周圍的無線電環(huán)境。認知無線電終端能夠檢測空閑頻段并調(diào)整自身傳輸特性以滿足對空閑頻帶的使用。近年來,這項新技術(shù)的研究得到了研究學者們的廣泛關(guān)注。然而,認知無線電系統(tǒng)中動態(tài)頻譜接入?yún)s仍存在以下挑戰(zhàn):空閑頻譜頻帶檢測,資源平等共享,沖突與干擾控制以及用戶移動控制。研究團隊往往針對其中的一個問題展開研究以實現(xiàn)頻譜管理。但是該技術(shù)主要功能的一些參數(shù)尚未得到充分研究,例如頻譜檢測,移動性管理,能量和頻譜效率之間的權(quán)衡控制以及認知用戶和主要用戶之間的頻譜交換。在本論文中,我們研究了與認知無線電網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的頻譜管理,以實現(xiàn)認知無線電技術(shù)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的融合。首先,提出了一種基于多用戶分集的協(xié)作式頻譜檢測框架,提高了干擾約束條件下的頻譜檢測能力,并成功將其應(yīng)用到認知無線電網(wǎng)絡(luò)。頻譜檢測是實現(xiàn)認知無線電網(wǎng)絡(luò)的第一步。通過使用多天線系統(tǒng)獲得分集增益。PU信號檢測的主要挑戰(zhàn)是如何區(qū)分由于多路徑信道衰落導致的低功率信號與噪聲信號。避免多路徑引起信道衰落的最有效方法是使用分集傳感器。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的頻譜共享方法相比,本文所提出的頻譜檢測方案實現(xiàn)了更好的公平性和更大的網(wǎng)絡(luò)容量。其次,分析了認知無線電網(wǎng)絡(luò)中用于與頻譜切換相關(guān)的移動性管理框架。認知無線電網(wǎng)絡(luò)旨在使更多認知無線電終端工作在可用頻帶的同時實現(xiàn)頻譜的動態(tài)使用,以滿足頻帶切換過程中的QoS要求。本文通過提出一種更有效的方法來減少主用戶和次用戶之間的信息丟失和頻譜切換的延遲。減少主用戶不必要的多次切換,從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此,初始化通信協(xié)議以保證方案的順利運行。通過仿真實現(xiàn)以上方案,并與其他切換方案進行了比較。第三,提出了一種能源和頻譜效率均衡管理框架。在頻譜資源管理中,能量效率和頻譜效率之間可以聯(lián)合優(yōu)化效率。總體能效通常被認為是認知無線電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和分析中涉及的最強約束。這種特定約束被添加到與頻譜效率相關(guān)的挑戰(zhàn)中。本文證明在認知無線電網(wǎng)絡(luò)管理中,能量和頻譜效率之間存在均衡。最后,在檢測到主用戶附近的光譜孔之后,此用戶的頻譜使用仍是受約束的。針對此問題,本文提出了一種有效的頻譜控制方案。主用戶通過出讓限制頻譜給其他用戶以獲得收益。主用戶擁有頻譜使用權(quán),此用戶是其他的隨機用戶。本文提出了幾種頻譜定價模型。鑒于無線電頻譜是非常稀缺的資源并且需要有效分配以滿足主要運營商和用戶的需求,動態(tài)頻譜共享中提出的經(jīng)濟問題具有重要意義。數(shù)值仿真的結(jié)果表明所提出的方案具有更高的效率。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN925

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