基于频谱预测的认知无线电混合频谱切换策略研究

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1、分类号：ＴＮ９２９．Ｓ单位代码；１０１８３２０１３５２４０３３密；研究生学号：级公开參吉林大學硕女学位论文专业学他（）基于频谱预测的认知无线电混合频谱切换策略研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｉｘｅｄＳｐｅｃｔｒｕｍＨａｎｄｏｆｆＳｔｒａｔｅｇｙｉｎＣｏｇｎｉｔｉｖｅＲａｄｉｏＢａｓｅｄｏｎＳｐｅｃｔｒｕｍＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ作者姓名；臧薇类别：工程硕±领域（方向）；电子与通信工程指导教师：赵晓巧教授培养单位；通信工程学院２０１６年６月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版

2、本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修巧、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。隊文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期：年玄月日———

3、————————————————————————————基于频谱预测的认知无线电混合频谱切换策略研究———————————————————————————————ResearchonMixedSpectrumHandoffStrategyBasedonSpectrumPredictioninCognitiveRadio———————————————————————————————作者姓名：臧薇领域（方向）：电子与通信工程指导教师：赵晓晖教授类别：工程硕士答辩日期：2016年6月5日基于频谱预测的认知无线电混合频谱切换策略研究摘要无线频谱是一种无线通信中的宝贵资源。随着无线

4、通信业务的快速发展，传统的静态频谱分配方式已经无法满足用户逐步增长的通信需求，由此，使用动态、高效的频谱分配方案是非常有必要的。认知无线电技术允许认知用户动态地占用环境中的空闲频谱，可以大大地提高频谱利用率，因而被认为是解决频谱资源紧缺问题的新技术之一。由于授权用户是频谱资源的购买者，所以其通信质量必须得到保障。认知用户临时接入到频谱空穴进行通信，一旦发觉授权用户再次返回到正在被占用的信道，不论何时何地，认知用户必须马上退出频谱，保证不对授权用户的数据传输造成干扰。在这种情况下，认知用户为了保证自身的通信能够连续进行，就必须找到其它的可用频谱资源，并且快速、平滑地切换到可

5、以进行通信的信道中。然而，在实际的无线通信环境中，授权用户的业务到达具有随机性，授权用户和认知用户之间的相互影响难以避免，认知用户随时都面临着难以预测的传输中断。为了减少授权用户和认知用户间的碰撞，保护用户的业务需求，本文在由主用户返回授权频段通信引起认知用户切换的这一种场景下，针对频谱切换过程中目标信道选择机制和切换时机判别这两个方面的问题进行了相关的研究。频谱切换作为认知无线电的一项关键技术，一经提出就在学术界和工业界中引起广泛关注。本文首先对认知无线电频谱切换技术的相关概念进行了简单介绍。然后，对认知节点的工作模式进行了说明，并且根据观测授权用户的活动特性,建立了信

6、道使用状态的ON-OFF模型。对现有的信道可用时长预测算法进行了改进，提出了基于信道可用时长预测的两种频谱切换策略。通过仿真分析，验证了与传统的随机被动切换策略相比较，这种基于信道可用时长预测的主动切换策略能够大大降低认知用户和授权用户之间的碰撞概率，验证了切换策略的有效性。为了能对认知用户频谱切换的次数进行合理控制，本文通过群体智能系统的任务分配阈值模型与分布式网络频谱选择进行类比分析，将信道可用时长估计算法与群体智能阈值模型算法相结合，提出了更适用于分布式认知网络的基于预测的混合频谱切换策略，实现了不同用户按照需求动态进行频谱切换决策。通过对多种切换策略的仿真对比分析

7、，证明了本文所提出的混合频谱切换方案在减少碰撞概率的基础上，实现了对认知用户切换次数进行合理控制，减少了认知用户通信的总时长。I关键词：认知无线电，混合频谱切换策略，频谱预测，群体智能，任务分配IIResearchonMixedSpectrumHandoffStrategyinCognitiveRadioBasedonSpectrumPredictionABSTRACTRadiospectrumisanon-renewableandpreciousresource.Withtherapiddevelopmentofwirele