认知无线电频谱接入方案的研究毕业论文.doc

II认知无线电中频谱接入方案的研究【摘 要】随着无线通信领域中的各种语音、图像、视频等数字化业务大量增长，导致有限的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的主要因素经过FCC研究发现，已经授权给现有无线电业务的频谱在时间和空间上存在不同程度的闲置，即存在频谱空洞，造成了频谱资源的严重浪费为改变这种局面，人们提出了认知无线电技术它能够检测频谱空洞，在不对授权用户造成干扰的前提下进行频谱接入，实现频谱共享，从而提高频谱利用率本文首先介绍了课题研究背景，然后详细论述了认知无线电技术和机会频谱接入技术的定义、关键技术、应用场景和国内外研究现状，并阐述了认知无线电网络的体系架构接着研究了基于POMDP（部分可观测马尔科夫决策过程）的机会频谱接入算法并介绍了POMDP算法的三种接入方式以及对各种算法进行仿真，比较各算法的性能关键词：认知无线电 机会频谱接入 部分可观测马尔科夫决策过程 算法IIIThe Research of the Spectrum Access in Cognitive Radio【Abstract】With the increasing traffic of speech，image and video by means of wireless communications，the wireless spectrum resource is becoming increasingly scarce and it may hamper the development of wireless communications in the future．However, FCC(Federal Communications Commission)finds out that many spectrum bands allocated to existing wireless systems are showing different degree of idle in terms of time and space field． Therefore，researchers put forward cognitive radio technology，which is able to effectively change the current spectrum shortage situation．It senses the spectrum holes and accesses the channels without causing interference to the licensed users．In this way，we can realize spectrum sharing and improve the spectrum utilization efficiency．This thesis firstly introduces the study background．In addition，we particularly explain the definitions， characters，key techniques，applications and status quo of cognitive radio and opportunistic spectrum access(OSA) technologies．In addition，we present the structure of cognitive radio networks．Then the paper mainly researches opportunistic spectrum access (OSA) algorithm based on Partially Observable Markov Decision Process (POMDP), and then introduces their access methods of POMDP algorithm as well as their simulation. Comparing the performance of the algorithmKeywords: Cognitive Radio, Opportunistic Spectrum Access, POMDP，AlgorithmIV名词解释CR Cognitive Radio 认知无线电FCC Federal Communications Commission 美国联邦通信委员会OSA opportunistic spectrum access 机会频谱接入ISM Industrial, Scientific, and Medical 医用DFS Dynamic Frequency Selection 动态频率选择TPC Transmit Power Control 发送功率控制HSDPA High Speed Downlink Packet Access 高速下行分组接入SDR Software Defined Radio 软件定义无线电RKRL Radio Knowledge Representation Language 无线电知识描述语言MAC Media Access Control 媒体接入控制SU Secondary user 二级用户目录第一章 绪论 .........................................................11.1 认知无线电的研究背景及现状分析 .......................................11.1.1 认知无线电的研究背景 ...........................................11.1.2 认知无线电的现状 ...............................................11.2 本文主要工作及论文结构 ...............................................2第二章 认知无线电架构和频谱接入模型 ...............................32.1 认知无线电的定义 .....................................................32.2 认知无线电的工作模式 .................................................42.3 认知无线电中的关键技术 ...............................................52.3.1 频谱感知技术 ...................................................62.3.2 自适应功率控制技术 .............................................82.3.3 频谱分析技术 ...................................................82.3.4 自适应频谱分配技术 .............................................92.4 认知无线电的发展 .....................................................92.4.1 认知网络的形成 .................................................92.4.2 认知无线电动态频谱接入模型 ....................................102.5 影响动态频谱接入性能的因素 ..........................................122.5.1 频谱空洞的感知 ................................................132.5.2 信道的选择 ....................................................152.5.3 发送过程中的数据包长度 ........................................16第三章 基于 POMDP 的机会频谱接入算法 ................................183.1 POMDP 接入方案的提出 ...............................................183.2 POMDP 模型 .........................................................193.2.1 充分统计量 ....................................................223.2.2 收益函数 ......................................................223.3 几种 POMDP 算法 ......................................................233.3.1 最优算法 ......................................................233.3.2 基于贪心算法的次优策略 ........................................243.3.3 有检测错误时的算法 ............................................24第四章 仿真过程及结果分析 ..........................................274.1 无检测错误时的贪心算法性能仿真 ......................................274.2 无检测错误时贪心算法和最优算法性能比较的仿真 ........................324.3 存在检测错误时的仿真 ................................................35第五章 认知无线电频谱接入的总结与展望 ..............................37致谢 ...............................................................39参考文献 ...........................................................3911.绪论1.1 认知无线电的研究背景及现状分析1.1.1 认知无线电的研究背景所谓的无线电，主要是能够在自由空间里传播的一种电磁波，该电磁波的上额频率规定为 300GHZ 而下限的频率是不一定的。

随着高科技的发展，各人各处都需要用到频谱资源，尤其是在无限局域网和无限网络技术的不断发展下，更多的人在使用非授权的频谱，由于非授权的频谱相对于授权频谱来说，资源本身比较少一些，这就加大了资源使用的竞争性另外，在授权频谱中，频谱资源的使用效率也并不高，以美国为例，。