认知无线网频谱管理的研究改.docVIP

认知无线电网络频谱管理的研究 摘 要 认知无线电CR网络通过异构无线电结构和动态频谱接入技术向移动用户提供较高的带宽。然而，由于可用频谱的波动性质以及各种应用增加了CR网络上的挑战，因此提供各种不同的应用与Qos需求。频谱管理功能可以为这一新型网络模式的实现解决挑战。为了对CR网络提供一个更好的理解，本篇文章中提出在CR网络频谱管理中最近发展动态和开放性的研究问题。更具体地说，讨论的重点在于CR网络的发展不需要对现存网络修改。首先，简要概述了已提供的CR和CR网络结构。然后，对频谱管理的四个主要挑战进行了讨论：频谱感知，频谱决策，频谱共享和频谱移动。 简介 当前无线电网络的特征是静态频谱分配政策，此政策是政府机构分配给无线频谱许授权用户长期的且较大的地理区域。近来，由于频谱需求的增加，这种政策面临着频谱缺乏，特别是频段的缺乏的问题。相反地，大部分已分配的频谱用途零星，这就引起了大量频谱不能得到充分利用的现象。因此，动态频谱接入技术是近来被提出来解决这种频谱利用率低的问题的方法。 动态频谱接入技术的关键是CR技术，它具有以机会利用的方式提供给授权用户共享无线频道的能力。CR网络设想通过异构无线电结构和动态频谱接入技术提供较高的宽带。这个目标只有通过动态和有效的频谱分配技术才可以实现。但是，CR网络的唯一挑战是可用网络的频谱高速移动，各种不同应用与QoS需求。 为了解决这些挑战，每个CR用户在CR网络中必须做到： ●确定哪个频谱范围是可以利用的 ●选择最佳可用频道 ●与其他用户协调接入频道 ●当授权用户检测时空出相应信道 这些功能可以通过频谱管理实现，它解决了四个主要的挑战：频谱感知，频谱决策，频谱共享，频谱移动。 这篇文章提出了一个定义、功能并研究当前CR网络中频谱管理的挑战问题。更具体的说，我们的讨论着重于CR网络的发展需不需要修改现存的网络。这样，我们就提出一个CR技术的概述和CR网络的结构问题。我们解释了频谱管理的概念和所需的功能。然后又描述了频谱感知，频谱决策，频谱共享和频谱移动的概念。 认知无线电技术 激活CR网络的关键技术是认知无线电技术，它是以机会利用的方式提供了能够共享频谱的功能。形式上，一个CR可以定义为一个无线电台，在其环境它能够在互动的基础上改变发射机的参数。从这个定义，我们可以定义认知无线电的两个主要特点为： ●认知的能力：透过即时地与无线电台环境互动，而不是特定的频谱时间或位置来识别。如图1a,CR把暂时空闲的频谱的使用称为频谱漏洞或空格。因此，更好的频谱可以被用户选择，与其他用户共享和利用而不受授权用户的干扰。 ●重新配置的能力：CR利用的频率来传输与接收，使用不同的存取技术来支持硬体上的设计过此能力，可以重新选择配置好的频带与适当的操作。CR需要一个新颖的无线频率（RF）收发器架构。其主要部件的无线电收发器是CR的基带处理单元前端,本文提出软体无线电(SDR),如图所示。在射频前端接收信号的放大、混合、数模转换(A / D)。在基带处理单元,对信号进行调制/解调。每个组件都可以通过控制总线重新配置，以适应随时间变化的RF环境。该收发器的CR小说的特点是射频前端宽带即同时在很宽的频率范围内的感应能力。此功能是相关的主要对射频硬件技术,如宽带天线、功率放大器、自适应滤波器。射频硬件的CR应该被调整到任何一个大范围的频谱部分的能力。然而，由于CR收发器接收信号来自不同发射机功率水平，带宽运营和位置。在射频前端应该有能力来检测弱信号在一个大的动态范围,它是一个主要的挑战在CR收发器的设计。 认知无线电网络体系结构 CR网络体系结构的全面介绍了通信协议，解决了动态频谱的挑战中至关重要的发展问题。CR网络的框架结构已在本节提出。 网络体系结构 CR网络体系结构组件，如图2所示，可分为两类：主网络和CR网络。主要网络(或授权网络)是指一个现有的网络, 主要使用者经授权在确定的频带上进行操作。如果主网络有一个基础设施，主要用户活动通过主要基地站控制。根据优先权来决定频谱存取，这种操作让主要使用者不会被未经授权的使用者影响CR网络（也称为动态频谱接入网络，二级网络，或网络）。因此，CR使用者要共享授权频带需要增加功能。网络可以CR的基，CR用户提供单跳连接。最后，CR网络可能包括频谱中分配不同的CR网络的频谱资源[6]。 CR用户无论是由用户宽带接入的频谱技术的访问通过采用未授权部分的频谱授权的部分能力。因此， CR网络的操作可分为及未授权操作。 操作：主要的授权频段使用主要网络。因此，CR网络主要集中于初级用户在这种情况下检测。信道容量取决于用户在附近主要的干扰。此外，如果用户出现在主频段以CR用户占用，CR用户应腾出的频谱带，立即转移到可用频谱。未授权