认知无线电网络中的频谱切换技术研究

《认知无线电网络中的频谱切换技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、重庆大学硕士学位论文环境下的频谱切换协议。本章剩余部分安排如下，1.2节介绍认知无线电的相关背景知识，1.3节叙述本文的主要贡献和创新点，1.4节介绍本文的论文架构安排。1.2认知无线电概述1.2.1认知无线电的研究背景①认知无线电[12-13]JosephMitolaIII在1999年最早提出了认知无线电的概念。其基本思想可[14]以用认知环模型来解释，如图1.1所示，与外界沟通相关的过程包括观察、调节、计划、决策和执行共5个阶段，此外认知无线电本身还有一个学习阶段。认知无线电根据外界提供的激励认识自己所要通信的任务，调节阶

2、段通过预处理建立优先级，为“立即”的优先级则直接转到执行阶段，为“紧急”的优先级则转到决策阶段，为“一般”的优先级（如对时间不敏感业务）则按计划－决策－执行步骤进行。计划阶段的任务是进行评估选择，决策阶段的任务是分配无线电资源，执行阶段则是在指定的资源和时间里启动任务。调节一般建立优先级预处理紧计划立急即产生选择评估选择观察学习注册为当前时间接新状态收消保存决策息全局状态原状态分配资源外部世界初始化过程发送消息执行设置显示图1.1认知环Fig.1.1Cognitioncycle随着研究的深入，认知无线电概念也得以发展，有的从信

3、号处理的角度定义[15][16-17]，而有的组织（FCC、ITU）则从频谱管理的角度定义。角度虽不同，但普21绪论遍接受的定义是：任何一种通过其具有的自适应频谱感知能力感知或了解其运行环境进而动态、自治地调整自身传输参数的无线电都可称为认知无线电。②相关的协议标准[18-19][20-21]与认知无线电相关的协议标准包括IEEE802.22、IEEE802.16h、[22]IEEEP1900等。1）、IEEE802.222004年11月，作为认知无线电的第一个标准——IEEE802.22标准正式启动。IEEE802.22系统

4、定义了一个固定点对多点的MAC层和PHY层无线空中接口，[19]系统由基站（BS）和用户端设备（CPE）构成，其中基站控制该小区内的物理媒介接入过程以及在下行方向将数据发给不同的CPE，相反，CPE在上行方向上将数据发给BS，CPE和BS的通信可以是视距，也可以是非视距的。为了保证授权用户的业务不受有害干扰，802.22系统执行严格的主从关系，BS执行主角色而CPE执行从角色。在没有收到BS的授权之前，任何CPE都不能进行数据发送，BS还控制CPE所有的射频特性（调制、编码和操作的频谱），除了传统的基站功能外，WRANBS必须

5、具有分布感知的能力，即能够指导CPE对不同的TV信道进行分布式测量工作。BS根据收到的反馈信息和自己感知到的信息决定下一步的行动，如改变发射功率、改变操作频率等，以避免对TV频段的业务造成有害干扰。RAN<100km802.22(proposed)-18to24MbpsWAN<15km802.20(proposed)GSM,GPRS,CDMA,2.5G,3G–10kbpsto2.4MbpsMAN<5km802.16a/d/e-70MbpsLMDS-38MbpsLAN<150m11–54Mbps802.11a/b/e/gHipe

6、rLAN/2802.11n(proposed)>100MbpsPAN<10m802.15.1(Bluetooth)–1Mbps802.15.3>20Mbps802.15.3a(UWB)<480Mbps802.15.4(Zigbee)<250kbps图1.2不同无线网络标准的比较Fig.1.2Comparisonofvariouswirelessnetworkstandards3重庆大学硕士学位论文若不考虑基站功率限制，802.22的覆盖范围能够达到100km。目前标准规定在4W的CPEEIRP功率下，其覆盖范围应为33km。图

7、1.2为802.22无线区域网同其他无线网络的比较。802.22WRAN的一个主要应用前景就是为偏远地区提供宽带无线接入，其服务质量与当前服务于城区和郊区的固定有线宽带接入技术（比如DSL和CableModem）相当。其原因是：首先对于偏远地区，最重要的是宽带接入的有效性，而电视频段以其低频所具有的低损耗高覆盖的特性很容易可以提升这些地区的宽带接入有效性，而FCC已批准使用该频段用于改善这些地区欠缺的服务；其次，考虑到大部分的家庭和公司都依赖cable和卫星电视，而大部分的电视频道并没有被充分利用；再次就是802.22设备不需

8、要频谱使用许可，这就更进一步降低了成本并有助于提供更好的服务。802.22WRAN的另外一个重要应用是单身家庭住处、多用户单元（multi-dwellingunits，MDU)、家庭办公和公司等等。另外值得一提的是802.22网络所能提供的一类服务包括数据、语音以及具有高Qo