文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
认知无线电的频谱检测优化算法与MAC协议设计
姓名:郭俊峰
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:刘干
2011-01-14
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着移动互联网时代的到来,无线数据通信业务呈现爆炸式增长,而基于传统的
固定分配策略,无线网络的频谱资源即将耗尽。为解决这一问题,研究者们提出了一
种新颖的频谱分配方案——认知无线电技术,即通过政府允许,未授权的业务类型用
户可以动态的发现授权用户的频谱空洞并接入传输,同时,通过有效的调度策略,为
授权用户对授权用户的干扰可望降到最低,从而使授权频谱利用率得到极大增加。
本文以认知无线电为背景,在占用时间和空闲时间分布服从负指数分布条件下,
首先分析了二级用户对授权信道占用进行参数估计建模的过程,之后,基于参数估计
建立的模型,通过使单次检测的频谱机会收益最大,即检测效率最优,得到了二级用
户的最佳检测周期,设计提出了二级用户的优化的 MAC 检测算法,达到了检测精度
与检测开销的有效均衡。
首先,作者首先总结了无线认知网络中的主要技术现有的检测算法,包括物理层
检测和 MAC 层检测,对比了其优势和不足,对现有的频谱检测方法存在的挑战进行
了详尽的总结,并着重分析了现有的方法存在的缺陷。进一步的,作者利用二级用户
基于历史统计数据,并详细分析了在负指数分布模型下,对信道占用分布和信道空闲
分布的参数进行估计,并使用统计数据进行假设检验的过程。
另一方面,作者研究了基于授权用户信道概率模型的调度算法的问题,推导了当
授权用户信道使用服从指数分布时,二级用户的最优检测时间间隔,提出了一种基于
一级用户网络概率分布的调度算法。该算法通过统计授权用户对信道占用时间概率分
布,采用最佳的检测时间间隔,最后对浪费的接入机会和检测开销之间达到平衡和最
优化。
最后,全文的工作进行了概括,并对未来的可能的研究方向和方法提出了进一步
的建议。

关键词:认知无线电,参数估计,指数分布,频谱感知,优化检测
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the rapid growth of Mobile , accessing to works at any time
and any where is ing necessities of daily life. Wireless munication service
grow exponentially, however, spectrum resources is running out with the traditional fixed
spectrum allocation strategy, which will e a main bottleneck for the development in
work. As a solution, e up with a novel spectrum allocation
scheme, which is known as cognitive radio. It allows the unauthorized wireless devices to
access the spectrum dynamically when the authorized ones do not with the permission of
government, which meets the unauthorized devices’ transmission needs and ensures the
Qos of them. Meanwhile, with the effective scheduling strategy, interference to the
authorized users is expected to be minimum, which will increase the channel utilization
remarkablely.
This dissertation studies about the optimal spectrum detection algorithm when channel
occupancy and channel vacancy duration are exponentially distributed. First, we analyzed
the channel usage pattern prediction by p