基于认知数据库的频谱感知与资源分配算法的研究

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1、目录第四章空白频谱的高效利用和分配算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．2D2D通信技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．3现有D2D通信中频谱分配算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．4改进的频谱分配算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一394．4．1信道分配方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一404．4．2功率控制方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4l4．5仿真结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯．．434．5．1仿真配置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一444．5．2仿真结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．50第五章全文总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l5．1全文总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一515．2研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．52参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53附图表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯58致

3、谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．59攻读硕士期问发表论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．60V第一章绪论1．I本课题的研究背景近年来，随着各种关于无线通信系统标准的制定与更新，无线通信网络的不同布置，以及各种新颖的无线业务的不断出现，对无线频谱的需求越来越大。无线通信系统经过了第一代(1G)，第二代(2G)，第三代(3G)的发展。目前，无线通信网络正向新一代4G／B3G无线通信网络进一步发展，以实现可靠的、随时随地的无缝宽带无线接入。新一代4G／B3G无线通信系统对无线频谱资源的需求更高，

4、无线频谱已成为现代无线通信过程中不可或缺的宝贵资源。因此，如何在有限的无线频谱资源的情况下，最大限度的利用现有频谱资源，提高频谱利用率，成为当今国内外无线通信研究的热点，更是我们当前急切需要解决的问题。目前，广泛采用传统的固定频谱分配机制，即将固定大小的频谱分配给不同的无线接入系统独占性地使用，并由国家统一管理，支配。然而，分配的频谱中有很大一部分只是零星的被使用。各种无线通信系统被授予不同的频段，为了避免干扰，不同无线接入技术分配的频谱之间使用保护频谱间隔隔丌，因此，各自只能使用相应的授权频段。美国联邦通信委员会FCC(FederalCommunicati

5、onCommission)的大量的无线电频谱测量的统计结果表明，目前的频谱占用很不均匀，如一些非授权频段，特别是应用于工业、科学和医用频段过于拥挤，相反，有些授权频段在多达85％的时间内处于空闲不用的状态。特别是当模拟电视转换成数字电视后，能够在UHF频段空出很多频率给广播电视之外的系统使用。而且，己分配频谱的使用情况在时间和空间上都有很大的变化，使得各种无线系统的总频谱利用率在lO％以下【l】【21。因此，可以看出，现有的基于固定频谱分配的资源利用率是很低。我们急切需要改变现有的传统频谱资源分配方式，寻找一种新的通信方式丌发现有频谱，使其在时域、频域、空域

6、、码域内都能充分利用空闲的频谱资源。从而满足当前无线通信对频谱的需求。于是，认知无线电技术应运而生。认知无线电技术通过使次级系统机会式地利用初级系统的频谱，能有效地提高频谱利用率f3】。2003年12月美国联邦通信委员会也通过了一项法案，规定：安徽大学硕：l：论文基于认知数据库的频谱感知与资源分配算法研究在不对初级用户造成有害干扰的情况下，具有认知无线电功能的无线终端，可以工作在许可证授权频带。2004年5月，FCC发布，在不影响授权用户的情况下，允许未授权用户采用认知无线电技术，伺机使用电视广播频段中的空闲频谱资源。同年11月，成立了第一个基于认知无线电的

7、无线标准工作组(IEEE802．22工作组)，用于解决运营在广播电视频段的认知无线广域网技术【41。目前，很多国家相继开放原有的电视频段供认知无线电系统使用，从WRC071．4议题达成的结论可以看出，我国未来很可能会开放UHF频段中的450"-"470MHz和698--806MHz频段。我国正规电视频道(DSl．DS68)频谱分配如图1．1所示。我国700MHz(698～806MHz)频段主要用于地面广播电视，在时间和空间上都存在大量的频谱空闲。研究表明，随着我国广播电视的数字化，700MHz频段上可释放50％左右大约54MHz的频谱资源，供3G和其他频谱业

8、务使用。因此，授权频段对认知无线电系统的可用价值是值