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动态频谱共享无线通信系统性能分析及验证

作　者: 韩艳锋
导　师: 唐万斌
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 认知无线电 动态频谱共享 授权系统 非授权系统 状态转移矩阵
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


动态频谱共享技术是认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术的核心。可以在不对授权系统产生干扰的同时,实现频谱的多维复用。但是,如果将动态频谱共享技术应用于实际通信系统,除了需要考虑频谱感知等技术外,更加需要了解授权系统的业务特性、频谱分配机制等网络特性。准确的频谱测量工作可以对频谱感知技术提供先验知识,而合理的动态频谱共享系统模型可以把决定动态频谱共享系统性能的主要因素都考虑到。后续的性能分析对于网络优化和管理有着重要的意义,这样能最大限度的保证非授权系统的服务质量(Quality of Service,QoS)需求。在第一章中,论文首先介绍了认知无线电技术的基础理论。然后分析了当前典型动态频谱共享系统模型,详述了本论文所研究的系统模型的意义。在第二章中,论文介绍了对TV(Television)频段、GSM(Global System for Mobile Communications)频段、IS-95(Interim Standard)频段的频谱测量工作。通过对各频段进行长时间的测量,获得大量的频谱占用数据,为后续研究工作提供支持。并对数据进行分析,获得频谱占用度等指标,可以直观的观察到频谱使用规律。在第三章中,论文提出了每状态表示动态频谱共享系统模型。在此模型基础上分析了阻塞概率、中断概率、切换概率等性能指标。并提出了针对单一非授权用户的平均切换次数和切换概率分布计算方法。在第四章中,论文在每状态表示动态频谱共享系统模型基础上,为了改善非授权用户的QoS和系统的整体性能,考虑了调度策略和缓存区对系统容量和性能的影响,并提出了简单调度策略和缓存区模型。仿真结果表明,调度策略可以减少非授权用户发生切换的次数和概率,缓存区可以提高系统的容量,减少非授权用户的中断概率。最后,对论文的主要内容进行总结并指出了下一步的研究方向。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-16
第一章 绪论  16-27
  1.1 引言  16-17
  1.2 认知无线电技术研究背景  17-20
    1.2.1 认知无线电定义  17-18
    1.2.2 认知无线电关键技术  18-19
    1.2.3 认知无线电研究趋势  19-20
  1.3 频谱测量背景及意义  20-21
  1.4 动态频谱共享系统模型及分析  21-25
    1.4.1 授权系统模型  21-22
    1.4.2 非授权系统模型  22-24
    1.4.3 动态频谱共享模型分析  24-25
  1.5 本文的研究意义和内容  25-26
    1.5.1 研究意义  25
    1.5.2 研究内容与贡献  25-26
  1.6 全文内容安排  26-27
第二章 频谱占用度测量及分析  27-37
  2.1 引言  27
  2.2 频谱测量方案  27-30
    2.2.1 测量地点及时间  27-28
    2.2.2 测量设备  28
    2.2.3 测量频段  28-29
    2.2.4 测量参数  29-30
  2.3 数据采集  30-32
  2.4 测量结果  32-36
    2.4.1 功率谱密度  32-33
    2.4.2 频谱占用度  33-35
    2.4.3 幅度概率分布  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章 每状态表示动态频谱共享模型及性能分析  37-55
  3.1 引言  37
  3.2 每状态表示动态频谱共享系统模型  37-42
    3.2.1 授权系统模型  38-40
    3.2.2 非授权系统模型  40-41
    3.2.3 模型嵌套  41
    3.2.4 稳态概率求解  41-42
  3.3 性能分析  42-47
    3.3.1 阻塞概率  42
    3.3.2 非授权用户通信中断概率  42-43
    3.3.3 系统总体传输量  43
    3.3.4 切换性能分析  43-47
  3.4 OPNET 仿真验证与分析  47-54
    3.4.1 OPNET 仿真模型  47-48
    3.4.2 仿真流程及参数设置  48-50
    3.4.3 数值结果及仿真验证  50-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章 考虑缓存器和调度策略的动态频谱共享系统性能分析  55-71
  4.1 引言  55
  4.2 考虑缓存区后每状态表示动态频谱共享系统模型  55-59
    4.2.1 系统模型及假设  56-58
    4.2.2 稳态概率求解  58-59
  4.3 性能分析  59-65
    4.3.1 阻塞概率  59
    4.3.2 系统总体传输量  59-60
    4.3.3 非授权用户再接入概率  60-61
    4.3.4 切换性能分析  61-65
  4.4 OPNET 仿真验证及分析  65-70
    4.4.1 OPNET 仿真模型  65
    4.4.2 仿真参数设置  65
    4.4.3 数值结果及仿真验证  65-70
  4.5 本章小结  70-71
第五章 结束语  71-73
  5.1 本文工作及贡献  71
  5.2 下一步工作建议和研究方向  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-79
个人简历  79-80
攻读硕士学位期间研究成果  80-81

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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