无公共控制信道的认知无线电自组织网络频谱切换研究

认知无线电技术通过使非授权用户以机会主义方式利用频谱，成为提高频谱利用率的一种有前景的解决方案。由于非授权用户是授权频谱的临时访问者，当授权用户收回频谱时，他们必须腾出频谱。由于授权用户出现的随机性，授权和非授权通信的中断通常难以避免。本章提出了一种用于认知无线电自组织网络的主动式频谱切换框架，以解决这些问题。在所提出的框架中，提出了信道切换策略和主动式频谱切换协议，让非授权用户在授权用户使用信道之前腾出信道，以避免不必要的干扰。非授权用户的网络协调方案也被纳入频谱切换协议设计中，以实现信道会合。此外，还提出了一种分布式信道选择方案，以消除非授权用户之间的冲突。在我们提出的框架中，非授权用户在不使用公共控制信道的情况下相互协调。我们将提出的主动式频谱切换协议与被动式频谱切换协议进行了比较，在被动式协议下，非授权用户在与授权传输发生冲突后才切换信道。仿真结果表明，我们的主动式频谱切换在更高吞吐量和更少对授权用户的冲突方面优于被动式频谱切换方法。此外，我们提出了一种新颖的三维离散时间马尔可夫链来刻画被动式频谱切换过程，并分析非授权用户的性能。我们通过仿真验证了从所提出的马尔可夫模型获得的数值结果，并研究了频谱切换场景中其他感兴趣的参数。