基于频谱预测的认知无线电混合频谱切换策略研究

发布时间：2017-03-23 05:21

  本文关键词：基于频谱预测的认知无线电混合频谱切换策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线频谱是一种无线通信中的宝贵资源。随着无线通信业务的快速发展,传统的静态频谱分配方式已经无法满足用户逐步增长的通信需求,由此,使用动态、高效的频谱分配方案是非常有必要的。认知无线电技术允许认知用户动态地占用环境中的空闲频谱,可以大大地提高频谱利用率,因而被认为是解决频谱资源紧缺问题的新技术之一。由于授权用户是频谱资源的购买者,所以其通信质量必须得到保障。认知用户临时接入到频谱空穴进行通信,一旦发觉授权用户再次返回到正在被占用的信道,不论何时何地,认知用户必须马上退出频谱,保证不对授权用户的数据传输造成干扰。在这种情况下,认知用户为了保证自身的通信能够连续进行,就必须找到其它的可用频谱资源,并且快速、平滑地切换到可以进行通信的信道中。然而,在实际的无线通信环境中,授权用户的业务到达具有随机性,授权用户和认知用户之间的相互影响难以避免,认知用户随时都面临着难以预测的传输中断。为了减少授权用户和认知用户间的碰撞,保护用户的业务需求,本文在由主用户返回授权频段通信引起认知用户切换的这一种场景下,针对频谱切换过程中目标信道选择机制和切换时机判别这两个方面的问题进行了相关的研究。频谱切换作为认知无线电的一项关键技术,一经提出就在学术界和工业界中引起广泛关注。本文首先对认知无线电频谱切换技术的相关概念进行了简单介绍。然后,对认知节点的工作模式进行了说明,并且根据观测授权用户的活动特性,建立了信道使用状态的ON-OFF模型。对现有的信道可用时长预测算法进行了改进,提出了基于信道可用时长预测的两种频谱切换策略。通过仿真分析,验证了与传统的随机被动切换策略相比较,这种基于信道可用时长预测的主动切换策略能够大大降低认知用户和授权用户之间的碰撞概率,验证了切换策略的有效性。为了能对认知用户频谱切换的次数进行合理控制,本文通过群体智能系统的任务分配阈值模型与分布式网络频谱选择进行类比分析,将信道可用时长估计算法与群体智能阈值模型算法相结合,提出了更适用于分布式认知网络的基于预测的混合频谱切换策略,实现了不同用户按照需求动态进行频谱切换决策。通过对多种切换策略的仿真对比分析,证明了本文所提出的混合频谱切换方案在减少碰撞概率的基础上,实现了对认知用户切换次数进行合理控制,减少了认知用户通信的总时长。
【关键词】：认知无线电 混合频谱切换策略 频谱预测 群体智能 任务分配
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 频谱切换技术研究的背景及意义10-12
• 1.2 频谱切换技术发展现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容及结构安排13-16
• 1.3.1 本文主要研究内容13-14
• 1.3.2 结构安排14-16
• 第2章 认知无线电频谱切换技术研究16-30
• 2.1 认知无线电技术16-21
• 2.1.1 认知无线电概述16-17
• 2.1.2 认知无线电网络体系结构17-19
• 2.1.3 认知无线电关键技术19-21
• 2.2 认知无线电中的频谱切换21-24
• 2.2.1 频谱切换技术概念21-22
• 2.2.2 频谱切换场景22-23
• 2.2.3 主要性能指标23-24
• 2.3 频谱切换的关键技术及策略流程24-28
• 2.3.1 频谱切换的关键技术24-27
• 2.3.2 频谱切换的策略27-28
• 2.3.3 频谱切换的流程28
• 2.4 小结28-30
• 第3章 基于信道可用时长预测的切换策略30-42
• 3.1 分析模型30-32
• 3.1.1 认知用户工作模式30-31
• 3.1.2 信道模型31-32
• 3.2 基于信道可用时长预测的切换方案32-37
• 3.2.1 算法分析32-35
• 3.2.2 基于信道可用时长预测的切换方案35-37
• 3.3 仿真分析37-40
• 3.3.1 系统场景37
• 3.3.2 随机被动切换方案37-38
• 3.3.3 仿真结果分析38-40
• 3.4 小结40-42
• 第4章 基于频谱预测的混合切换策略42-56
• 4.1 群体智能42-44
• 4.1.1 群体智能42-43
• 4.1.2 群体智能与分布式认知网络43-44
• 4.2 基于信道选择概率的频谱选择算法44-47
• 4.2.1 群体智能系统任务分配阈值模型44-46
• 4.2.2 频谱选择算法46-47
• 4.3 基于选择概率预测混合频谱切换策略47-50
• 4.3.1 切换关键问题47-48
• 4.3.2 基于预测的频谱切换方案48-50
• 4.4 仿真分析50-54
• 4.4.1 仿真场景50
• 4.4.2 仿真分析50-54
• 4.5 小结54-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 5.1 全文总结56-57
• 5.2 研究展望57-58
• 参考文献58-64
• 作者简介及科研成果64-66
• 致谢66

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本文编号：263035