认知无线网络动态频谱共享与切换研究

认知无线电作为一种新兴的技术，研究的历史很短，不超过10年时间，但其在解决无线电应用需求与频谱资源稀缺的矛盾上潜力巨大，吸引越来越多的网络研究人员的关注。
　　 目前无线网络普遍采用固定频谱分配方式，几乎所有的无线终端都工作在一些频谱管理机构(如联邦通信委员会、国际电信联盟)分配好的频谱之下。研究表明，在该方式下，大部分的已经分配好的频谱很多时候很多地区却没有被充分使用，其利用率在15％-85％不等。动态频谱共享(Dynamic Spectrum Sharing，DSS)是认知无线网络研究中的一个重要课题，旨在提高无线频谱资源的利用效率。在机会驱动的模式下，认知无线电允许无线终端自动感知、识别并利用任何空闲的频谱资源。一旦在使用的频谱段上的授权用户出现，无线终端将主动地让出相应的频谱，并切换到另一段可使用的频谱上去。
　　 本文研究认知无线网络中的动态频谱共享与切换问题，用随机过程理论研究无线网络中的频谱利用情况。针对认知无线网络中单授权用户与多认知用户使用同一段频谱的场景，本文提出了一个频谱共享方案。在此基础之上，利用随机过程理论，构造了一个分析模型，得到该方案的下的一些系统统计特性，如系统中的认知用户的平均个数、系统中认知用户的被剥夺率、阻塞率以及频谱的利用效率。最后，针对该方案中的系统统计特性，用数值试验的方式研究了各种参数对其的影响。
　　 动态频谱共享在认知网络中非常重要。不同的频谱共享方案适用于不同的应用场景。本文研究了一种较为简单的频谱共享方案，并得到了在该方案下的系统统计特性。但是我们仅仅考虑了系统仅存在单个授权用户的情况，并且没有考虑认知用户之间的公平性问题。这些问题在真实的场景中必须予以考虑。在将来的研究中，多授权用户多认知用户的复杂的频谱共享方案值得考虑。

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