基于智能天线的认知无线电网络频谱访问协议.pdf

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1、70传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第l0期基于智能天线的认知无线电网络频谱访问协议邵敏斯，毛建旭，黄晓霞(1．湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082；2．中国科学院深劫I先进技术研究院，广东深圳518055)摘要：认知无线电技术可以择机地使用注册信道，从而提高频谱的利用率。但是这种提高只是局限于时域上的。将具有空间分隔特性的智能天线引入次无线电系统，设计了一种在空间上可以复用的频谱访问协议。该协议使次用户(su)和主用户(PU)可以同时共存，优化了

2、频谱和空间资源的分配，进一步提高了频谱的使用效率。此外，还对su的传输成功概率和网络吞吐量进行了理论分析和仿真。结果表明：与使用传统全向天线的认知无线电相比，基于智能天线的认知无线电系统能获得更多的传输机会，吞吐量显著提升。关键词：认知无线电；智能天线；频谱访问；协议设计；信道分配中图分类号：TP915文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)10-0070-05~一pectrumaccessprot‘ocol’t一orcoRni‘ti‘Verad1l●0network’based0nsmartantennaSHAOMin

3、si一，MAOJian．XU，HUANGXiao—xia(1．SchoolofElectricalandInformationEnglneering，HunanUniversity，Changsha410082，China；2．ShenzhenInstitutesofAdvancedTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shenzhen518055，China)Abstract：Smartantennawiththecharacteristicsofspatialseparationisintrodu

4、cedintocognitiveradiowhichgreatlyimprovethespectrumefficiencyinspacedomain．Inordertofurtherimprovethespectrumutilizationefficiency，aspectrumaccessprotocolwhichcanbeusedinspaceandenablescognitiveuserstocoexistwithprimaryuserandoptimizestheallocationofspectrumandspatialre

5、sourceandtheusingefficiencyisimproved．Inaddition，thesuccessfulcommunicationprobabilityandnetworkthroughputofthecognitiveusersaresimulatedandanalyzedtheoretically．TheresultsshowthatcomparedwiththeOmniantenna，thecognitiveradiosystemsbasedonsmartantennacangetmoreopportunit

6、iesfortransmission．andthroughputissignificantlyimproved．Keywords：cognitiveradio；smartantenna；spectrumaccess；protoco]design；channelallocation0引言换J。这种不考虑PU和su可以同时共存的认知无线电随着无线通信的迅速发展，社会对无线频谱这种不可网络将引起频繁的信道切换，并且并没有最大程度地提高再生资源的需求也与日俱增。将指定的频段分配给固定的频谱利用率。用户或者运营商这种传统的分配方式导致频谱的使用

7、极不近年，也出现了一些将多天线或者智能天线技术用于平衡且利用率极低，难以符合日益发展的无线通信的需求。认知无线电，使SU和PU共享信道的研究。文献[5]对SU这便促使了认知无线电(cognitiveradio，CR)技术的产利用定向天线寻找频谱空洞，并借助中继传输与PU共享生，其核心是非授权用户，即次用户，(secondaryuser，SU)信道进行了理论分析。文献[6]考虑了多天线认知无线电能够感知空闲的信道，并且在不会对主用户(primaryuser，网络的下行链路，通过su选择和波束形成满足Pu的干扰Pu)造成干扰的条件下使用空

8、闲的注册信道进行信息传限制，以达到和Pu同时使用信道的目的。相似的还有文输。献[7，8]，都是基于信号处理的理论分析，利用智能波束形目前，关于认知无线电的大部分研究都集中在从时域和功率调整能为su增加频谱接入机会和所产生