【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的普及,無線業(yè)務(wù)日趨多樣,移動(dòng)終端使用率日益提升。通信網(wǎng)絡(luò)需要更高的數(shù)據(jù)處理和傳輸能力,對(duì)頻譜資源的需求量急劇增加�？紤]無線頻譜資源的有限性,以及大部分頻譜已被分配使用的現(xiàn)狀,提高頻譜利用率成為越來越緊迫的任務(wù)�？紤]通信業(yè)務(wù)的猝發(fā)特性,授權(quán)頻段通常不會(huì)長時(shí)間處于占用狀態(tài),頻譜資源并未得到充分的利用。在這一背景下,認(rèn)知無線電技術(shù)(Cognitive Radio technology,CR)應(yīng)運(yùn)而生。具有認(rèn)知能力的非授權(quán)用戶可以通過檢測(cè)周圍頻譜環(huán)境發(fā)現(xiàn)未被占用的頻譜空洞,并自適應(yīng)調(diào)整自身傳輸參數(shù),在不影響授權(quán)用戶通信質(zhì)量的前提下,機(jī)會(huì)式接入頻譜進(jìn)行通信。該技術(shù)可以有效緩解頻譜資源日益緊缺與無線業(yè)務(wù)需求不斷增長之間的矛盾,現(xiàn)已成為無線通信技術(shù)發(fā)展新的研究熱點(diǎn)�？紤]收發(fā)用戶間間距較遠(yuǎn),或有較多障礙物遮擋的通信場(chǎng)景,由于較大的信道衰落,收發(fā)端間難以構(gòu)建穩(wěn)定的直傳鏈路。在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中,同樣存在信道衰落的問題。協(xié)作通信是指無線網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點(diǎn)在特定協(xié)議通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等方式,避開信道質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)傳輸,從而有效降低傳輸中斷概率,提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量。如果將協(xié)作通信技術(shù)運(yùn)用到認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中,一方面,認(rèn)知用戶可以機(jī)會(huì)接入頻譜空洞傳輸自身數(shù)據(jù),滿足了認(rèn)知用戶的傳輸需求,提高了頻譜資源的利用率;另一方面,認(rèn)知用戶協(xié)助轉(zhuǎn)發(fā)授權(quán)用戶的信息,提升了授權(quán)用戶的傳輸穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了授權(quán)用戶通信范圍的擴(kuò)展。因此,對(duì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下協(xié)作策略的設(shè)計(jì)和性能研究具有十分重要的意義。雖然國內(nèi)外已有一些文獻(xiàn)針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶協(xié)作通信提出了一些協(xié)作策略,但大部分工作均基于用戶可精確獲取實(shí)時(shí)信道信息或?qū)崟r(shí)緩存狀態(tài)的假設(shè)展開。然而,考慮到信道的快變性以及信息反饋固有的傳輸時(shí)延,精確的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)通常難以獲取�；谏鲜霰尘�,本課題首先針對(duì)傳統(tǒng)協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)了基于長時(shí)信道統(tǒng)計(jì)的概率協(xié)作協(xié)議:調(diào)度器根據(jù)信道統(tǒng)計(jì)信息和用戶傳輸質(zhì)量需求,依概率將傳輸機(jī)會(huì)分配給不同鏈路進(jìn)行傳輸。隨后,我們將該協(xié)作方案擴(kuò)展至認(rèn)知通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。針對(duì)現(xiàn)有協(xié)作策略可能將傳輸機(jī)會(huì)分配給無待傳數(shù)據(jù)包用戶傳輸而導(dǎo)致的傳輸機(jī)會(huì)浪費(fèi)問題,我們提出利用認(rèn)知用戶的頻譜感知和緩存感知能力,由認(rèn)知用戶決定何時(shí)接入頻譜通信,保證系統(tǒng)處于持續(xù)工作狀態(tài)。針對(duì)上述兩種場(chǎng)景,我們分別構(gòu)建了用戶緩存隊(duì)列模型,并通過對(duì)數(shù)據(jù)包到達(dá)過程以及服務(wù)過程的分析,得到網(wǎng)絡(luò)的吞吐量穩(wěn)定域、數(shù)據(jù)包平均傳輸時(shí)延等系統(tǒng)性能。我們重點(diǎn)討論了用戶吞吐量和傳輸時(shí)延均衡,以及用戶間的性能均衡,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN925

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本文編號(hào)：2590417