機(jī)會(huì)式頻譜接入的理論與應(yīng)用研究.pdf

1、機(jī)會(huì)式頻譜接入作為一種可以提高頻譜利用率的新技術(shù)，近年來得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在機(jī)會(huì)式頻譜接入策略中，當(dāng)授權(quán)頻譜空閑時(shí)，認(rèn)知用戶機(jī)會(huì)式接入到空閑頻譜進(jìn)行通信。當(dāng)授權(quán)用戶返回時(shí)，認(rèn)知用戶需要立即退出授權(quán)信道，以避免對(duì)授權(quán)用戶的干擾。
　　本文主要研究了機(jī)會(huì)式頻譜接入中的頻譜感知調(diào)度問題、機(jī)會(huì)式頻譜接入在蜂窩網(wǎng)絡(luò)和毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。論文的主要內(nèi)容包括：
　　研究了基于機(jī)會(huì)式頻譜接入的無線網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)存在多個(gè)不同業(yè)務(wù)

2、類型的授權(quán)用戶，并且認(rèn)知用戶經(jīng)歷時(shí)變信道時(shí)的頻譜感知調(diào)度問題。我們提出了一種新的基于信息預(yù)測的頻譜感知調(diào)度策略。在該策略中，我們通過馬爾科夫鏈來預(yù)測認(rèn)知用戶的信道狀態(tài)信息，并利用授權(quán)用戶的業(yè)務(wù)特征信息預(yù)測授權(quán)信道在下一幀空閑的概率。通過這些預(yù)測信息，認(rèn)知基站調(diào)度認(rèn)知用戶在不同的授權(quán)信道上進(jìn)行感知和傳輸，以最大化認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)效用。在該頻譜感知調(diào)度策略中，我們同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)吞吐量和公平性這兩個(gè)重要網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，并把該調(diào)度策略描述成一個(gè)優(yōu)化問題。

3、隨后，我們通過匈牙利算法求出該優(yōu)化問題的最優(yōu)解。所提出的基于信息預(yù)測的頻譜感知調(diào)度策略可以很好的權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)吞吐量和公平性這兩個(gè)指標(biāo)，在保證認(rèn)知用戶之間的公平性的同時(shí)，獲得較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　在基于機(jī)會(huì)式頻譜接入的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，研究了如何對(duì)接入過程進(jìn)行建模，和分析網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)服務(wù)等級(jí)（GoS）性能。首先，我們給出了基于機(jī)會(huì)式頻譜接入的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?；诜翘D(zhuǎn)和跳轉(zhuǎn)模式，我們提出了兩種適用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會(huì)式頻譜接入策略。然后，我們

4、通過構(gòu)建三維連續(xù)馬爾科夫鏈，對(duì)蜂窩網(wǎng)中的機(jī)會(huì)式頻譜接入策略進(jìn)行建模，以分析基于機(jī)會(huì)式頻譜接入的蜂窩網(wǎng)的GoS性能。通過獲取的GoS性能參數(shù)，我們分析了基于機(jī)會(huì)式頻譜接入的蜂窩網(wǎng)的頻譜利用率和給定目標(biāo)GoS性能指標(biāo)的情況下，基于機(jī)會(huì)式頻譜接入的蜂窩網(wǎng)能夠承載的業(yè)務(wù)強(qiáng)度范圍。
　　在基于機(jī)會(huì)式頻譜接入的毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，研究了混合式接入模式中的激勵(lì)機(jī)制。我們提出了一種動(dòng)態(tài)頻譜分配的方法，以激勵(lì)無線運(yùn)營商和毫微微蜂窩采用混合式接入模式。

5、在該方法中，為了激勵(lì)毫微微蜂窩分享有限的資源來服務(wù)宏用戶，宏基站將會(huì)分配一部分本該分配給室內(nèi)宏用戶的頻譜資源給毫微微蜂窩基站。從而毫微微蜂窩基站能夠得到更多的頻譜資源來提高毫微微蜂窩用戶的通信質(zhì)量。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)協(xié)議來完成我們所提出的動(dòng)態(tài)頻譜分配方法，并且將毫微微蜂窩基站中的資源分配問題描述成一個(gè)優(yōu)化問題，利用對(duì)偶分解的方法來求得最優(yōu)解。通過采用我們所提出的動(dòng)態(tài)頻譜分配的方法，運(yùn)營商和毫微微蜂窩用戶都可以從中受益。一方面，宏基站能夠在保