认知无线电中认知用户退避策略建模与优化

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随着无线通信业务需求的快速增长,无线频谱资源日益紧缺。研究表明,目前频谱资源的匮乏问题主要是由于采用的静态频谱分配方式,造成了频谱利用率低下。由于认知无线电采用的是动态频谱分配策略,它能够更加有效得使用频谱资源,提高频谱利用率,因此受到了越来越多的关注。作为无线通信领域的研究热点,认知无线电需要研究很多方面的关键技术,其中,频谱切换技术成为其研究的关键技术之一。而在切换过程中,认知用户怎样合理有序地寻找可用信道成为了影响系统吞吐量的重要因素。  在认知无线电当中,认知用户能够搜索具有高优先级的授权用户暂时没有使用的空闲频段来传输数据,但是当授权用户需要使用此频段时,认知用户必须让出此频段选择其他空闲频段继续传输。在此过程中就产生了认知用户的退避和切换的过程,被中断的认知用户需要进行频谱感知寻找另外的空闲频段来继续传输未完成的数据。因此,通过认知用户有效地退避和切换频段,可以进一步提高频谱利用率和系统的吞吐量,避免因认知用户不合理地切换造成的频谱拥挤。  本文重点研究了频谱切换过程中认知用户的退避行为。论文首先介绍了认知无线电的技术背景、关键技术以及国内外研究现状。然后介绍了用于用户接入策略建模的连续时间马尔可夫链的方法。接着结合排队论中的相关知识提出了一种在进行频谱切换时,认知用户退避过程的建模方法,定义了性能评价指标,通过理论和仿真的对比,验证了所提出的模型的可行性,而且得出了其性能优于普通的频谱切换模型的结论。在此基础之上,加入了信号检测中的假设检验理论,重新定义了虚警事件和漏检事件,使模型更加完善,并且验证了模型的可行性。最后在不同的目标要求下,对提出的认知用户退避模型做了不同的优化,在不同的业务下选择出了合适的模型。
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