动态频谱接入关键技术的研究

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1、摘要随着无线通信技术的发展，各种无线应用需求快速增长，频谱资源的重要性越来越受到重视。现阶段的静态频谱分配策略导致频谱利用效率很低，与快速增长的无线接入需求的矛盾日益突出。为了提高频谱利用率，近来，“授权频段”的次级使用方法被广泛关注，并作为实现动态频谱接入(DynamicSpectrumAccess，DSA)的一种有效途径。在基于认知无线电的动态频谱共享网络中，次级用户为非授权用户(Unliscensed／Secondaryuser)，通过频谱感知来检测可用的“频谱空穴”，并以机会接入(OpportunisticAcce

2、ss)的方式接入频谱。此技术可以极大提高频谱利用率，从而解决未来无线通信中频谱资源匮乏的问题。本文着重于动态频谱共享网络中动态频谱接入的关键技术的研究。基于动态频谱接入中的“频谱池”概念，提出了一种新的机会接入频谱共享系统。为了更好的符合实际应用需求，在提出的系统中考虑了非实时与实时应用的次级用户，以及他们不同的服务质量(Quality—of-service，QoS)要求。主用户(Primaryuser)的授权频段可能被非实时或实时次级用户使用，系统采用了两种不同的接入管理策略来解决主用户与次级用户信道冲突问题，并使用四维

3、马尔科夫链模型对系统性能进行分析，包括次级用户QoS情况，吞吐量，以及主用户的优先级保证。数值分析结果表明提出的系统可以为次级用户的接入提供QoS保证，同时在改善频谱利用率与保证主用户的接入优先级方面实现较好的权衡。另外，考虑到实时服务的次级用户对QoS有着较高的要求，本文提出了一种新的呼叫接纳控制(CallAdmissionControl，CAC)，并利用在提出的频谱共享系统中，提出的呼叫接纳控制策略不仅为主用户保留一定的信道，同时也为实时次级用户保留信道。数值分析结果表明，使用接纳控制策略可以提高系统性能，同时可以有效

4、协调和控制非实时与实时次级用户的最大接纳速率。本文以现阶段无线频谱资源紧张为研究背景，针对基于认知无线电技术的频谱共享网络，提出了一种新的基于机会接入的动态频谱共享系统和新的呼叫接纳控制策略，具有一定理论研究及应用参考价值。关键词：动态频谱接入；异构QoS呼叫接纳控制AbstractWiththerapiddevelopmentofwirelesscommunicationservices，spectrumhasbecomeoneofthemostimportantandscarceresources．However，th

5、ecurrentfixedspectrumpolicycannotmeetthetremendousdemandsofspectrumaccesses．Toincreasethespectrumefficiency，secondaryusagemethodofthelicensedspectrumhasbeenexplored，whichcanbereferredtoasDynamicSpectrumAccess(DSA)．ThesecondaryusersinDSAcanperformspectrumsensingtOd

6、etectthe‘‘whitespaces’’oftheunder—utilizedspectrum，andopportunisticaCCeSSthespectrum．Hence，thistechnologycanbeusedtoenhancethespectrumutilizationrate，andrevivethelackofspectrumresourcesinfuturewirelesscommunication．ThisthesisfocusesonthekeytechnologiesofDSAandspec

7、trumsharing．BasedontheconceptofspectrumpoolinginDSA，weproposeaspectrumsharingsystemwithopportunisticaccesses．Inordertosatisfywiththereal—worldapplication，non-real-timeandreal—timesecondaryuserswithheterogeneousquality-of-service(QoS)requirementsaredefinedinoursyst

8、em．Sinceeachprimaryuser’srequiringchannelmaybeoccupiedbytwotypesofsecondaryusers，theprimaryuserusesdifferentschemestosolvethecollision．A4-dimentionalMar