發(fā)布時(shí)間：2018-01-12 17:03

  本文關(guān)鍵詞：移動(dòng)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜切換技術(shù)研究　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：頻譜資源的緊缺是限制無線移動(dòng)通信與服務(wù)應(yīng)用持續(xù)發(fā)展的瓶頸,作為一種革命性的頻譜共享技術(shù),認(rèn)知無線電通過對授權(quán)頻段的機(jī)會(huì)式利用,為緩解頻譜資源缺乏與日益增長的無線業(yè)務(wù)需求之間的矛盾開辟了一條新的途徑,對有效解決有限條件下提升頻譜資源利用率有著優(yōu)越的和不可替代的意義。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)在接入授權(quán)頻段時(shí)必須保障授權(quán)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量,這就意味著當(dāng)授權(quán)用戶回歸當(dāng)前通信信道時(shí),認(rèn)知用戶必須中斷傳輸,并尋找另一信道繼續(xù)通信,該過程稱為頻譜切換。實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)地切換對于提升系統(tǒng)性能具有重要的意義。本課題基于一種新型融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),采用軟件自定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Networking,SDN)將傳統(tǒng)基站劃分為兩個(gè)部分:控制基站和數(shù)據(jù)基站(也稱為微小區(qū)基站)。為保證系統(tǒng)可靠性,控制基站使用低頻授權(quán)頻段傳輸控制面信號(hào),而數(shù)據(jù)基站使用授權(quán)頻段、認(rèn)知頻段和非授權(quán)頻段提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。本文中以城市車聯(lián)網(wǎng)為主要應(yīng)用場景,重點(diǎn)研究了數(shù)據(jù)基站下行鏈路中頻譜切換問題,包括以下兩方面:1.在傳統(tǒng)靜態(tài)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中,頻譜可用性主要取決于授權(quán)用戶的用頻行為,而移動(dòng)場景中,隨著認(rèn)知用戶位置的改變,其可用頻譜資源也在發(fā)生變化。故提出了一種結(jié)合授權(quán)用戶活動(dòng)狀態(tài)和認(rèn)知用戶移動(dòng)性的信道可用性模型,將認(rèn)知用戶的狀態(tài)分為三種:認(rèn)知用戶位于信道所屬的授權(quán)基站覆蓋范圍內(nèi),且信道忙碌;認(rèn)知用戶位于信道所屬的授權(quán)基站覆蓋范圍內(nèi),但信道空閑;認(rèn)知用戶不位于信道所屬的授權(quán)基站覆蓋范圍內(nèi)。其中后兩種都屬于信道對用戶的可用狀態(tài),通過分析三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)移頻率可得到信道可用概率,以此作為頻譜切換的排序因子。當(dāng)用戶需要進(jìn)行頻譜切換時(shí),優(yōu)先選擇信道可用概率大的信道。將其分別應(yīng)用于主動(dòng)式切換、被動(dòng)式切換和混合式切換,通過仿真,與隨機(jī)切換機(jī)制進(jìn)行對比,結(jié)果表明,基于信道可用性的混合式切換算法能夠有效減少頻譜切換次數(shù),同時(shí)小幅度提升系統(tǒng)吞吐量。2.實(shí)現(xiàn)良好切換性能的關(guān)鍵還包括目標(biāo)切換信道的選擇,因此,提出了一種基于非連續(xù)頻譜聚合的切換信道選擇策略。數(shù)據(jù)基站同時(shí)接入認(rèn)知頻段和非授權(quán)頻段與微小區(qū)用戶進(jìn)行通信,為便于分析,文中非授權(quán)系統(tǒng)特指WiFi系統(tǒng)。盡管采用交織模式接入認(rèn)知頻段能夠有效避免同頻干擾,但OFDM機(jī)制引起的帶外功率泄漏卻不能忽略,故首先對認(rèn)知頻段的干擾問題進(jìn)行了量化。其次,與WiFi系統(tǒng)共存時(shí),采用基于幀結(jié)構(gòu)的先聽后說機(jī)制,通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)空閑子幀個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)與WiFi網(wǎng)絡(luò)之間資源的公平分配。最后,在保證對授權(quán)系統(tǒng)的干擾限制、微小區(qū)用戶數(shù)據(jù)速率需求和與WiFi系統(tǒng)的公平共存的前提下,構(gòu)建以最大化系統(tǒng)吞吐量和最小化切換次數(shù)為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型,并運(yùn)用遺傳算法求出認(rèn)知和非授權(quán)信道的目標(biāo)切換信道,以及空閑子幀的數(shù)量。通過仿真,與單目標(biāo)最優(yōu)化算法進(jìn)行了對比,結(jié)果表明,該方案能夠提升系統(tǒng)吞吐量性能,降低切換次數(shù)。并且能夠保證與WiFi系統(tǒng)之間資源分配的公平性。
[Abstract]:The invention provides a channel availability model combining authorized user activity and cognitive user mobility . In the end , this scheme can improve the system throughput performance , reduce the number of handovers , and ensure the fairness of resource allocation between the WiFi system and the WiFi system .

【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN925

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳陽;朱東弼;;認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中非授權(quán)用戶的隨機(jī)移動(dòng)性探討[J];信息通信;2016年03期

2 陳勇輝;李木榮;;LTE-U技術(shù)及其部署策略研究[J];電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化;2016年02期

3 龍吟;朱江;李方偉;;OFDM認(rèn)知無線電系統(tǒng)中分布式資源分配[J];電視技術(shù);2013年01期

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本文編號(hào)：1415144