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随着认知无线电技术的提出和发展,世界各国的标准化组织、研究机构和行业专家相继开展对认知无线电技术的相关研究。目前,动态频谱接入作为频谱共享的关键技术已成为国内外专家研究的重点。认知系统只是动态的利用授权系统的空闲频谱,当授权系统对频谱的使用情况发生变化时,认知系统的可用频谱资源也将随着变化。这种新的特点对认知系统的MAC层接入技术提出了新的要求,所以进行认知无线电的动态频谱接入技术研究十分有意义。
本文就认知无线电系统中的关键技术之一--动态频谱接入技术进行了研究。文中首先阐述了认知无线电技术的定义,并总结了认知无线电研究的主要问题。然后介绍了动态频谱接入网络的架构、动态频谱接入网络面临的挑战和动态频谱接入研究现状。随后概述了现有的基于马尔可夫模型的认知无线电系统中动态频谱接入算法的相关研究。
针对认知无线电系统中一些认知用户对业务的时延要求低的特点,第三章中,在基于Markov的动态频谱接入模型的基础上加入缓冲机制。加入缓冲机制后认知用户可以等待一段时间而不是立即放弃通信,从而增加了认知用户成功传输的几率,降低了系统的掉话率和阻塞率。通过仿真对具有缓冲机制和没有缓冲机制时认知用户的掉话率和阻塞率进行比较,说明了加入缓冲机制可以有效的降低认知用户的掉话率和阻塞率。
根据不同无线系统频谱空穴出现和持续时长不同的特点,第四章中根据统计信道占用情况的历史信息建立了信道模型,并通过设立两个门限值对信道类型进行分类。随后提出了基于历史信息的MAC层动态频谱接入协议(BHI-MAC协议),并根据第三章的成果扩充了BHI-MAC协议,提出了具有缓冲机制的BHI-MAC接入协议。通过使用OPNET网络仿真工具建立了认知无线电系统模型,对比分析了分别采用随机接入方式、BHI-MAC接入方式和具有缓冲机制的BHI-MAC接入方式时认知系统的掉话率、阻塞率和系统吞吐量。随后分析了认知用户的业务时长和分类门限值的设定对系统性能的影响。