基于频谱检测和频谱预测的感知无线电的动态频谱分配算法研究

摘要

感知无线电技术是通过伺机利用空闲频率的方式提高频谱利用率，来解决目前频谱资源匮乏的问题。感知无线电是一种智能的无线通信系统，它可以通过感知周围的环境，然后以伺机的方式利用频谱，从而解决频谱利用率问题。感知无线电的两个核心关键技术：空闲频谱检测和动态频谱分配，仍然是目前无线通信领域的研究热点。本文主要研究了协作频谱检测和带有优先级的动态频谱分配算法。
　　 首先，对目前已经有的空闲频谱检测算法的优点和缺点进行了分析对比，并对基于QoS的动态频谱决策进行了简单的阐述。
　　 然后，本文给出了基于SNR比较的两次协作的频谱协作检测算法，为了避免多径、阴影和隐藏终端等问题，该算法基于SNR判决选择出好的节点，根据分组通过两次协作得出最后的判决结果。通过仿真可以看出，这种新的算法优于传统的仅仅使用OR准则或者AND准则的判决结果。它有效地提高了检测概率，同时减少判决融合决策节点的数量，以及减少传给最终融合中心的数据量，并考虑了非理想报告信道对性能的影响。
　　 最后，给出了一种带优先级的感知无线电动态频谱分配的MAC层协议，本算法先根据预测的贡献度和饥饿程度来确立每个感知用户的优先级，再根据优先级确定他们的不同接入机会，从而使得每个感知用户比较公平的接入空闲频段。通过周期的交互信息更新频谱状态表，根据FRQ/FRP帧来选择最终可供传输的信道。经过仿真表明本协议的最大吞吐量高于IEEE802.11b CSMA/CA的吞吐量。