认知无线电系统中的接入控制算法研究

论文摘要

随着近年来宽带无线业务的持续发展,频谱资源的匮乏的问题正日益成为制约无线通信系统发展的瓶颈。而人们发现在某些频谱资源上承载了很大的业务量,而另外一些频段资源利用率却很低。于是人们提出认知无线电技术,其通过感知无线环境,寻求可用频谱资源,进行智能的、动态的频谱接入,打破了传统为无线通信系统固定划分频谱资源的方式,从而提高了对频谱资源的利用率。这种新兴的无线接入技术被认为可以缓解频谱资源匮乏的问题,对它的研究已成为国内外无线通信领域的热点。本文就认知无线电系统中的关键技术之一——动态接入控制算法进行了研究。文中首先对认知无线电技术的定义进行了阐述,并总结了国内外对认知无线电系统的研究现状,以及对于基于认知无线电技术相关的标准化进程。随后介绍了现有对认知无线系统接入算法各方面的相关研究。由于认知环境中资源的用户随机的选择的可用资源集不同,在第三章中考虑认知无线电环境中用户间频谱资源的差异性,提出了适合认知环境的多信道动态接入概率随机接入算法。通过可用信道资源信息估计竞争信道的用户数来动态的改变信道接入概率以减少冲突,提高系统接入成功概率。并通过仿真比较其与传统固定接入概率算法在接入成功概率与接入重试次数的表现,说明了该算法在上述两个指标上均优于传统算法。随后在第四章中研究了CSMA机制在认知系统中的应用及为适应新的认知无线电环境所需做出的改进。通过建立数学模型分析了在不同参数下,认知环境中CSMA机制系统吞吐量的表现,给出了对于系统吞吐量的仿真,说明了不同参数对认知无线电系统中的CSMA机制的吞吐量的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 认知无线电系统概述
• 1.2.1 认知无线电的定义
• 1.2.2 认知无线电系统的研究现状
• 1.2.3 认知无线电系统的标准化进程
• 1.3 本文的研究意义及主要工作
• 1.4 本文内容安排
• 第二章 现有基于认知无线电的接入控制算法研究
• 2.1 引言
• 2.2 认知无线电动态接入模型
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 系统业务模型
• 2.2.3 动态频谱接入的Markov 链模型
• 2.2.4 信道保留机制
• 2.3 基于PODMP 理论的分布式认知动态接入
• 2.3.1 POMDP 理论描述
• 2.3.2 POMDP 下的次优算法
• 2.4 认知无线电系统控制信道的研究
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 HD-MAC 协议中的控制信道选取
• 2.4.3 DOSS 协议
• 2.5 联合感知统计的认知无线电接入控制
• 2.6 本章小节
• 第三章 认知无线电系统中的多信道随机接入算法
• 3.1 引言
• 3.2 多信道下的系统模型
• 3.2.1 网络模型
• 3.2.2 频谱资源的差异性
• 3.3 认知无线电多信道下的随机接入算法
• 3.3.1 问题分析与假设
• 3.3.2 动态接入概率优化分析
• 3.3.3 算法设计
• 3.4 仿真结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 认知环境中改进的CSMA 的接入性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 主用户频谱占用模型
• 4.3 改进CSMA 机制在认知环境中的应用
• 4.3.1 改进RTS-CTS 交换
• 4.3.2 改进的虚拟载波侦听
• 4.3.3 改进的回退机制
• 4.4 认知环境下的CSMA 性能分析
• 4.4.1 信道使用周期模型
• 4.4.2 检测时间与正确检测概率
• 4.4.3 吞吐量分析
• 4.5 数值仿真分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 全文总结及贡献
• 5.2 下一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士研究生期间完成的工作
• 研究生期间发表学术论文