隨著5G移動系統(tǒng)大規(guī)模部署和廣泛應用,未來移動系統(tǒng)對頻譜資源的需求將會大幅增長,而頻譜資源的有限性使得供需矛盾日益突出。在5G移動通信系統(tǒng)中采用更加先進的頻譜資源管理方法是提高頻譜效率,緩解供需矛盾的重要手段。研究表明,認知無線電技術(shù)是解決此類問題最具潛力的技術(shù)之一。其基本思想是在不干擾授權(quán)系統(tǒng)正常工作的前提下,通過對通信環(huán)境的學習來自適應調(diào)節(jié)通信參數(shù),實現(xiàn)高可靠、低時延的通信。為此,設(shè)計高效數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是實現(xiàn)可靠傳輸?shù)挠行Ъ夹g(shù)之一。本文針對認知停等式HARQ協(xié)議的性能進行了理論分析,同時也結(jié)合這一協(xié)議設(shè)計了協(xié)作傳輸策略。首先,對認知用戶占用授權(quán)頻譜的行為進行建模分析,分別從信號檢測和授權(quán)用戶的數(shù)據(jù)包到達規(guī)律這兩個角度建立了相應的數(shù)學模型。對于前者,建立4狀態(tài)離散馬爾科夫模型,通過求解穩(wěn)態(tài)分布給出了認知用戶在不完美感知時占用授權(quán)頻譜的概率計算公式。而對于后者,建立了等效的M/M/1/N排隊模型刻畫了認知用戶的占用行為并給出了不完美感知時占用授權(quán)頻譜的概率計算公式。其次,綜合考慮授權(quán)頻譜實際狀態(tài)、認知用戶感知結(jié)果和認知數(shù)據(jù)包的狀態(tài)這三個因素,建立了8狀態(tài)離散馬爾科夫模型來描述單對認知用... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

G應用場景認知無線電的理念就是讓認知用戶根據(jù)實際無線通信環(huán)境去及時調(diào)整參數(shù)，以適應不斷變化的通信環(huán)境，來實現(xiàn)高可靠、低時延的數(shù)據(jù)傳輸

用戶行為驅(qū)動下的認知停等式HARQ性能分析及應用2無人機之間必須進行實時的信息交互，此時對于時延和可靠性要求也是比較高的[9]。為了讓認知用戶在復雜的通信環(huán)境下實現(xiàn)低時延、高可靠的傳輸，目前的研究主要是從物理層觀點去解決，很少有人從數(shù)據(jù)鏈路層去入手解決。然而，在靜態(tài)頻譜共享模式下，最常用的解決手段利用數(shù)據(jù)鏈路層差錯控制協(xié)議，其中HARQ協(xié)議被普遍采用，己成為LTE（Long-TermEvolution[10]）、HSPA(HighSpeedPacketAccess[11])、WiMAX(WorldwideInteroperabilityformicrowaveAccess[12])等系統(tǒng)解決可靠傳輸問題的核心技術(shù)。因此，本文將從數(shù)據(jù)鏈路層的角度出發(fā)，將研究認知停等式HARQ的性能以及其在協(xié)作通信中的應用。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1認知停等式HARQ的研究現(xiàn)狀（1）經(jīng)典停等式HARQ協(xié)議概述HARQ是一種結(jié)合FEC（ForwardErrorCorrection）與ARQ（AutomaticRepeatreQuest）方法的技術(shù)。利用FEC技術(shù)增加冗余信息，使得接收端可以正確糾正錯誤的數(shù)據(jù)，進而達到減少數(shù)據(jù)分組重傳次數(shù)的目的，但對無法糾正的數(shù)據(jù)分組，只能啟動ARQ機制來請求發(fā)送端重傳出錯的數(shù)據(jù)分組，基本工作框架如圖1.2所示。常用ARQ機制有停等式[13]、回退N式[14]和選擇重發(fā)式[15]，從協(xié)議復雜角度來講，停等式最簡單并且對于收發(fā)端的緩存要求低。因此，本文只分析探討認知模式下停等式HARQ協(xié)議的性能。圖1.2HARQ系統(tǒng)工作原理下面介紹經(jīng)典停等式ARQ機制的工作原理，如圖1.3所示，其特點是發(fā)端傳輸一個數(shù)據(jù)分組之后，必須等待接收端的反饋消息ACK/NACK才能進行下一步操作。若接收到的反饋消息是ACK,傳輸下一個新的數(shù)據(jù)分組，否則重傳該數(shù)據(jù)分組。

蘭州理工大學碩士學位論文3圖1.3經(jīng)典停等式ARQ傳輸示意（2）認知停等式HARQ在上述基礎(chǔ)上，首先介紹認知用戶和授權(quán)用戶之間的頻譜共享方式，接著再闡述有關(guān)認知停等式HARQ的研究進展。認知無線電概念提出的最初目的是解決頻譜短缺這一迫在眉睫的危機，其本質(zhì)是要打破了傳統(tǒng)靜態(tài)頻譜分配的模式，采用動態(tài)頻譜接入方式來解決頻譜資源短缺的問題。為繼承原有靜態(tài)頻譜分配的優(yōu)良特征，可按照用戶是否擁有專屬頻譜劃分成兩類，分別是授權(quán)用戶和認知用戶，具體定義為：沒有專屬授權(quán)頻譜的用戶，稱為認知用戶；擁有自己專屬授權(quán)頻譜的用戶，稱為授權(quán)用戶。本質(zhì)上是從用戶層面給出了分等級的動態(tài)頻譜共享模型，可分為下墊式和填充式兩類[16]，具體如下：填充式（又稱機會式頻譜共享模型）：該模式下授權(quán)用戶和認知用戶不能同時共享同一頻譜，認知用戶需采用相應感知技術(shù)去發(fā)現(xiàn)時域、空域和頻域的頻譜空洞去進行通信。其優(yōu)點是當認知用戶完美感知授權(quán)頻譜狀態(tài)時，此時認知系統(tǒng)即實現(xiàn)了對授權(quán)系統(tǒng)干擾為零的目標，也無需進行功率控制。典型應用如IEEE802.22中采用的面向TV頻段提出的頻譜空洞數(shù)據(jù)庫等[17]。下墊式：該模式下授權(quán)用戶和認知用戶同時共享同一頻譜，這種模式下認知用戶需進行功率控制，目的是把對授權(quán)用戶的干擾降低至其能容忍的干擾門限以下，認知用戶可采用超寬帶技術(shù)來實現(xiàn)。與填充式相比，該頻譜接入模式可以增加認知系統(tǒng)利用授權(quán)頻譜的機會。本文在第3、4章中，采用的是填充式頻譜共享模型，而在第5章將以下墊式頻譜共享模型為前提進行認知停等式HARQ的研究。另外，從上述分析不難看出，這兩種頻譜接入模式都有自己的優(yōu)點，為了融合它們各自優(yōu)勢，文獻[18]提出利用等效M/M/1/排隊模型設(shè)計了一種混合頻譜共享模型，有興?


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