认知无线电网络频谱共享问题的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchoftheSpectrumSharingProbleminCognitiveRadioNetworkCandidate:ZhouBingMajor:Communication&InformationSystemSupervisor:AssociateProfessorLiuGanHuazhongUn

2、iversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、

3、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要目前，网络的宽带化、业务多样化使得无线网络处于快速地发展之中，但是现有的固定频谱管理模

4、式使得无线网络频谱资源日益匮乏。动态变化的异构网络环境，更加加剧了业务需求和资源紧缺之间的矛盾，从而严重束缚了无线网络的部署和运行。认知无线电网络通过对无线网络环境的智能学习、推理和决策，实现频谱资源的有效共享与优化利用，成为提高频谱资源利用率的根本手段。在动态和异构环境下，认知无线电网络不仅能够提供了无线频谱管理的全新模式，还能提供更为优越的用户体验。在此背景下，本文研究了认知无线电网络中的频谱共享问题。之前的一些关于频谱共享的研究模型中，大多考虑频谱感知，频谱接入，频谱决策方面的研究，很少有

5、关于频谱移动的研究。而且在研究频谱移动的模型中，文献[1]和[2]虽然建立了模型来研究频谱移动的性能，但是只考虑一对认知无线电用户进行频谱切换的情况，文献[3]考虑了多对认知无线电用户之间的冲突，但是没有考虑存在授权信道和未授权信道的网络环境，在文献[4]和[5]中，考虑了这种网络环境，但是这些模型是基于主动性感知策略的，忽略了认知无线电用户与授权用户之间的冲突。基于以上的情况，本文重点研究了频谱移动的问题，做出了以下的工作：一，提出了对文献[3]改进的离散马尔可夫模型来描述了存在未授权信道和授

6、权信道的网络环境下认知无线电用户的频谱切换的性能。二，考虑认知无线电用户有两种进入信道的方式：第一种方法，随机进入未授权信道和授权信道。第二种方法，优先进入未授权信道，当没有空闲信道时才进入授权信道。本文分别分析了这两种方法的性能。三，对于认知无线电用户在授权信道的环境下，采用被动性感知策略，即若授权用户到达授权信道，并且与之冲突之后，才会感知到这种冲突，并且研究了这种感知时延对性能的影响。四，考虑多对认知无线电用户之间的竞争策略对性能的影响。本文分别根据吞吐率，切换率，平均切换时延等参数将本文

7、提出的模型与文献[3]中马尔可夫模型进行了仿真比较。仿真结果显示，含有未授权信道的情况下的频谱切换的性能比不含授权信道的性能要好，其中，使用优先进入未授权信道的方法的性能更好。本文的最后对所做的工作做了一个总结，并且分析本文的不足，指出下一步的研究方向。关键词:认知无线电；频谱共享；马尔可夫链；频谱切换I华中科技大学硕士学位论文AbstractAtpresent,broadbandofthenetwork,businessdiversificationandmodeoftheexistingfi

8、xedspectrummanagementleadtothefactthatthewirelessnetworkisfacinggreatchallenges,theshortageofthewirelessnetworkresources.Thedynamicheterogeneousnetworkenvironment,madethecontradictionbetweenthebusinessneedsandscarceresourcesincreases,restrictingthede