动态频谱共享无线通信系统频谱切换及调度算法研究

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1、摘要摘要动态频谱资源共享（DynamicSpectrumSharing，DSS）目前成为了大幅度提升频谱利用率的关键技术之一。动态频谱共享技术突破了传统的频谱分配机制，从全新的角度来使用频谱资源，从而到达解决频谱资源短缺的目的。而认知无线电（CognitiveRadio，CR）则被认为是实现动态频谱共享的重要技术手段，成为了当前无线通信领域内的研究热点，涉及到的关键技术均需要深入的研究。空闲频谱的随着空间时间变化的特性以及不同业务的服务质量（QualityofService，QoS）要求是目前动态频谱共享技术研

2、究与应用中面临的两个主要问题，而动态频谱管理则是解决这些问题最核心的技术。本论文将针对动态频谱环境中的频谱切换算法和无线调度算法进行了较为深入的研究。通过对动态频谱环境的分析和总结，提出了能够适用于动态频谱共享系统下的主动式频谱切换算法、调度算法并对相应的性能进行了仿真分析。论文首先对动态频谱共享系统概念、发展背景以及频谱切换技术、无线资源调度算法研究现状、重要意义作了简单的介绍。然后在第二章中对动态频谱共享系统中频谱切换研究面临的挑战作了较为详细的讨论，并且通过与传统频谱切换策略比较，提出了动态频谱共享系统下

3、频谱切换的关键技术和性能评价指标。接下来从现有研究中总结出了两种截然不同的频谱切换策略：反应式频谱切换策略和主动式频谱切换策略并作了比较。之后对目前国内外关于动态频谱共享系统中调度算法研究做了综述。在第三章中，本论文基于每信道状态表示的动态频谱共享系统模型设计了一种基于预测的主动式频谱切换算法，仿真结果证明比起反应式频谱切换算法，新算法在性能上会有明显的提高。然后介绍了动态频谱共享系统仿真平台在网络仿真工具OPNET上的实现，并且根据系统的性能要求，利用该平台实现了对频谱接入策略的优化。在第四章中，本论文讨论了

4、动态频谱共享系统中调度算法对频谱切换策略的影响，并设计了一种能够适用于动态频谱共享系统的调度算法，仿真结果表明即使在发生中断的时候该算法也能够为所有非授权用户提供有效的QoS保障，从而可以更好地应用于动态频谱共享系统的实现之中。关键词：动态频谱资源共享，认知无线电，频谱切换，调度I万方数据AbstractAbstractThescarcityofspectrumresourceandthetraditionalspectrumresourcemanagementmechanismsbecomethemajorb

5、ottleneckofthedevelopmentofnextgenerationradiosystem.Asagiantbreakthroughinimprovingtheutilizationofspectrumsources,dynamicspectrumsharingandcognitiveradiotechniqueshavebeenoneimportantresearchtopicinwirelesscommunication.Thesewidely-discussedkeytechniquesne

6、eddeep-researchinavarietyofareas.Theresearchandapplicationofdynamicspectrumsharingsystemhastwomainproblems:firstly,theidlespectrumresourceschangewithtimeandspace.TheotherisQoSrequirementsofdifferenttraffics.Dynamicspectrumresourcemanagementisthecoretechnolog

7、ytoaddresstheseissues.Thisthesisprocessesadeep-researchinspectrumhandoffalgorithmsandcorrespondingschedulingalgorithmsunderthecontextofdynamicspectrumsharingsystem.Throughanalyzingthecharacteristicsofdynamicspectrumenvironment,weproposetheproactivehandoffalg

8、orithmandtheMPF-IFschedulingalgorithmthatsuitdynamicspectrumsharingsystem.Besides,thecorrespondingsimulationperformancesarealsoshowedinthisthesis.Thisthesisfirstlyintroducesconceptsandbackground