【摘要】：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛普及與應(yīng)用導(dǎo)致無(wú)線通信系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),提升無(wú)線通信系統(tǒng)的容量已勢(shì)在必行。而頻譜資源作為一種有限的資源,隨著被不斷地分配,已無(wú)法滿足日漸增長(zhǎng)的頻譜需求。目前,頻譜分配主要采用固定分配方式,在這種分配方式下,頻譜資源往往得不到充分的利用,導(dǎo)致授權(quán)頻譜利用率低。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn),使得授權(quán)頻譜共享成為可能,從而提高頻譜利用率,緩解了頻譜資源短缺和日漸增長(zhǎng)的頻譜需求之間的矛盾。認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的頻譜資源具有多個(gè)屬性特征,實(shí)現(xiàn)頻譜的屬性特征和用戶業(yè)務(wù)需求的最佳匹配,才能獲得最大的頻譜效用。因此,如何實(shí)現(xiàn)頻譜資源的有效分配是認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)對(duì)于授權(quán)頻譜共享的一個(gè)重要問(wèn)題。另一方面,非授權(quán)頻譜的共享也成為了緩解頻譜資源短缺問(wèn)題的另一個(gè)有效的途徑,非授權(quán)頻譜是一種開放式的頻譜資源,不屬于某類特定的系統(tǒng)。保證不同系統(tǒng)間的公平共存是非授權(quán)頻譜共享問(wèn)題研究中的一個(gè)重要內(nèi)容。此外,對(duì)非授權(quán)頻譜的使用需要應(yīng)對(duì)復(fù)雜的干擾情況,解決干擾問(wèn)題是非授權(quán)頻譜資源分配的關(guān)鍵問(wèn)題,這將直接影響系統(tǒng)的吞吐量和頻譜利用率。本文重點(diǎn)研究了基于頻譜共享的頻譜有效分配策略,包括以下兩個(gè)方面:1.基于集中式擇機(jī)頻譜共享場(chǎng)景,研究了認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下一種能有效匹配頻譜屬性特征與用戶需求的頻譜分配策略。區(qū)別于傳統(tǒng)的只考慮單一性能要求的頻譜分配,該頻譜分配策略綜合考慮了認(rèn)知用戶的多個(gè)業(yè)務(wù)需求指標(biāo),并設(shè)計(jì)統(tǒng)一效用函數(shù)將其融合,作為評(píng)價(jià)頻譜對(duì)于用戶的效用大小的指標(biāo)。考慮用戶之間的公平性,引入公平權(quán)性權(quán)重因子,由此建立頻譜分配優(yōu)化模型的并研究相應(yīng)的頻譜分配算法。仿真結(jié)果表明所采用的頻譜分配策略能有效兼顧系統(tǒng)頻譜效益和用戶間的公平性。2.基于對(duì)WiFi頻段頻譜的開放式共享的LTE-U車排隊(duì)網(wǎng)絡(luò),研究了非授權(quán)頻譜中一種能有效降低系統(tǒng)干擾并提升系統(tǒng)吞吐量的頻譜分配策略。首先對(duì)非授權(quán)頻譜的同頻和鄰頻干擾進(jìn)行分析,建立統(tǒng)一的干擾模型,然后利用干擾模型將車排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)車輛間的干擾關(guān)系進(jìn)行映射,得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的干擾情況,在分配策略中,基于車輛間的干擾關(guān)系,將信道在在地理距離和頻域上進(jìn)行有效隔離,以起到規(guī)避干擾的目的。仿真結(jié)果表明所采用的頻譜分配策略能有效降低系統(tǒng)內(nèi)部的干擾,提升系統(tǒng)吞吐量。
【圖文】：

其所處的無(wú)線環(huán)境總在不斷地變化中，使得系統(tǒng)可用的頻譜資源也將隨之而變化，從逡逑而導(dǎo)致拓?fù)涞牟粩嘧兓�。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系的不同使得認(rèn)知無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存在逡逑集中式、分布式和混合式三類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖２－２所示。逡逑１．集中式網(wǎng)絡(luò)：在集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，存在一個(gè)認(rèn)知的控制中心，認(rèn)知控制中心逡逑可以是功能復(fù)雜的基站或是功能相對(duì)簡(jiǎn)單的接入點(diǎn)［３４］，控制中心作為網(wǎng)絡(luò)中的唯一的逡逑控制實(shí)體，對(duì)頻譜進(jìn)行集中管理，并對(duì)用戶的接入進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和功率控制。除此之逡逑夕卜，基站還具備認(rèn)知功能，指導(dǎo)認(rèn)知用戶周期性地對(duì)不同的頻段進(jìn)行測(cè)量。認(rèn)知控制逡逑中心周期性地收集認(rèn)知用戶上報(bào)的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與分析，得到可用逡逑的頻譜資源集以及對(duì)應(yīng)的頻譜特征，存入可用頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)，作為后續(xù)頻譜決策和資源逡逑

＼邋與預(yù)測(cè)邋，逡逑接收機(jī)逡逑圖２－１認(rèn)知循環(huán)模型［３２］逡逑？邐頻譜監(jiān)測(cè)（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋Ｓｅｎｓｉｎｇ）：對(duì)頻譜的使用狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，探測(cè)頻譜空洞。逡逑？邐頻譜分析（ＳｐｅｃｔｒｕｍＡｎａｌｙｓｉｓ）：對(duì)頻譜空洞的特征進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)。逡逑？邐頻譜判決（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋Ｄｅｃｉｓｉｏｎ）：根據(jù)用戶需求和頻譜特征選擇選擇合適頻譜。逡逑重構(gòu)能力是指認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)能夠根據(jù)無(wú)線環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)置的能力。借助重逡逑構(gòu)能力，無(wú)線電系統(tǒng)能選擇不同的無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。這種能力使得認(rèn)知無(wú)逡逑線電系統(tǒng)在無(wú)需對(duì)硬件進(jìn)行改動(dòng)的前提下，動(dòng)態(tài)地調(diào)整傳輸參數(shù)［３３］�？烧{(diào)整的參數(shù)主逡逑要包括：工作頻段、傳輸功率、調(diào)制機(jī)制等。逡逑通過(guò)上述兩項(xiàng)功能的配合，認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)可以通過(guò)與無(wú)線環(huán)境進(jìn)行交互，改變逡逑傳輸參數(shù)，以適應(yīng)無(wú)線環(huán)境，這樣可以使得通信可靠性無(wú)論在何時(shí)何地都能得到保證，逡逑并使頻譜資源能夠被動(dòng)態(tài)高效地使用。逡逑２．１．２認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以簡(jiǎn)單的理解為具有認(rèn)知功能的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而言，，逡逑其所處的無(wú)線環(huán)境總在不斷地變化中，使得系統(tǒng)可用的頻譜資源也將隨之而變化，從逡逑而導(dǎo)致拓?fù)涞牟粩嘧兓�。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系的不同使得認(rèn)知無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存在逡逑集中式、分布式和混合式三類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
【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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本文編號(hào)：2583560