论文摘要
随着无线通信技术的飞速发展,频谱缺乏已经成为一个非常严重的问题。感知无线电(Cognitive Radio)技术能有效解决频谱紧张的现状。感知无线电技术是无线移动通信领域的一种革命性技术,无线用户利用该技术可以感知目前通信环境中所有的频谱使用机会,并进行动态的频谱接入,从而提高通信系统的容量和频谱利用率。利用感知无线电技术进行动态频谱接入有两种情况。一种是接入非授权(Unlicensed)频段,达到动态共享的目的;另一种是伺机(opportunistic)使用已授权(licensed)给其他系统的频段。第二种方式涉及到对授权频段使用的感知以及避免对授权用户的干扰,是感知无线电的重点和难点。本文讨论的是第二种方式。伺机接入授权频段的基本要求是不干扰授权用户,因而第二种动态频谱接入方式的首要工作是检测出可用频谱空穴,只有搜索到了频谱空穴,才能伺机接入授权频段。本文首先简要介绍了感知无线电的相关研究背景、研究现状和概念。接下来,对感知无线网络中频谱感知技术进行了研究,介绍了三种频谱感知技术:发射机检测、协作检测和基于干扰的检测,并提出了基于能量检测及用户合作(EDAUC)的协作感知方法。仿真和分析表明:该方法能有效提高检测频谱空穴的概率。检测出频谱空穴之后,感知用户如何有效接入授权频段是一个重要的问题。本文在第四章以CR和正交频分复用(OFDM)为基础,用马尔可夫理论建立频谱接入模型来分析这一问题。在此基础上,提出了一种基于退让机制的动态频谱接入方案。该方案允许感知用户自适应地选取可用频带,在不对主用户造成干扰的前提下使用其暂时未使用的频段,从而有效地提高了频谱利用率。针对基于退让机制(BCM)的频谱接入方案的不足,本文在第五章提出了一种基于干扰最小化、需求最大化的动态频谱接入方案。该方案的特点是感知用户通过学习以往频段接入的经验,选择平时成功接入率最大的可用频段作为候选接入频段,在主用户出现时,感知用户通过一定的算法切换到这些候选频段。仿真和分析表明:与BCM方案相比,该方案能进一步提高频谱利用率。