基于認知無線電的頻譜共享技術的研究.pdf

1、近年來，隨著無線通信技術的飛速發(fā)展和無線通信業(yè)務的迅速增長，原本有限的無線電頻譜資源變得十分緊缺。認知無線電技術的出現(xiàn)有效地緩解了這一局面，成為無線通信領域中的一項關鍵技術。認知無線電網(wǎng)絡中的認知用戶通過“伺機”接入空閑頻譜與主用戶共享頻譜，從而極大提高了頻譜資源的利用率。
　　頻譜共享技術的研究一直是無線通信領域的熱點之一。通常，由于認知無線電網(wǎng)絡的配置范圍廣闊而復雜，且網(wǎng)絡中的各個設備也各有差異，因此出現(xiàn)了適應不同場景的頻譜共

2、享模型和方案。本文主要針對跳頻通信環(huán)境，即認知無線電網(wǎng)絡中的主用戶采用跳頻通信方式進行工作，對基于認知無線電的頻譜共享技術作了較為深入的研究。主要從兩個方面來研究頻譜共享技術：一是對頻譜共享技術應用的環(huán)境進行研究，包括跳頻信號的參數(shù)估計以及頻譜占用情況估計；二是從可靠性理論出發(fā)，分析馬爾可夫型可修系統(tǒng)與頻譜共享問題的相似性，研究了基于可靠性理論的頻譜共享模型及實現(xiàn)方案。
　　作為研究跳頻通信環(huán)境下的頻譜共享問題的基礎和依據(jù)，本文在

3、傳統(tǒng)跳頻信號的參數(shù)估計方法基礎上，從跳頻信號的檢測、去噪、去除定頻干擾以及參數(shù)快速準確估計等方面出發(fā)，研究了一種適應復雜干擾環(huán)境的實際跳頻信號參數(shù)估計方法。該方法考慮到實際跳頻信號受噪聲及干擾的影響，通過短時傅里葉變換對跳頻信號進行分析處理，提高了參數(shù)估計的準確度并極大縮短了參數(shù)估計的處理時間。在對跳頻信號頻譜占用情況的估計中發(fā)現(xiàn)，主用戶的到達過程可以近似模擬為泊松過程，這為頻譜共享方案的研究提供了依據(jù)。
　　本文在對比了馬爾可夫

4、型可修系統(tǒng)與頻譜共享問題的相似性后，建立了跳頻通信環(huán)境下的頻譜共享模型，并研究了一種適用于跳頻通信系統(tǒng)的頻譜共享算法。該算法基于認知無線電網(wǎng)絡內(nèi)頻譜環(huán)境的分析，從避免對主用戶造成干擾出發(fā)，通過從可靠性理論引申的頻譜瞬時可用度和主用戶平均到達次數(shù)等關鍵參數(shù)指標將網(wǎng)絡內(nèi)的“頻譜空洞”與從用戶的頻譜接入請求進行最佳匹配，完成頻譜分配和頻譜接入，從而減少系統(tǒng)的瞬時頻譜切換概率并提高系統(tǒng)的頻譜利用率。在仿真驗證中，將該算法同隨機頻譜分配算法進行比