基于认知无线电的机会频谱接入技术综述资料下载.pdf
- 文档编号:16124935
- 上传时间:2022-11-20
- 格式:PDF
- 页数:51
- 大小:616.17KB
基于认知无线电的机会频谱接入技术综述资料下载.pdf
《基于认知无线电的机会频谱接入技术综述资料下载.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于认知无线电的机会频谱接入技术综述资料下载.pdf(51页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
静态的静态的频谱规划体制与动态的动态的频谱利用方式?
历史原因:
规划本身不合理,例如无线电视广播频段?
通信本身的时间突发特性62007-5-92007-5-9频谱利用率统计结果?
3-4GHz利用率仅为0.5%?
4-5GHz仅为0.3%?
0-3GHz,其平均利用率也仅为5.2%11M.A.McHenry,“NSFSpectrumoccupancymeasurementsprojectsummary,”Sharedspectrumcompanyreport,August200572007-5-92007-5-9频谱与频谱资源稀缺?
提高某系统、给定带宽上的频谱利用率:
微观?
利用频谱空穴,提高整个可用频谱上的利用率:
宏观82007-5-92007-5-9机会频谱接入(OSA)?
机会频谱接入(OSA)的基本思想?
维持现有频谱规划框架;
引入二级用户(secondaryuser:
SU)系统?
允许SU在不干扰授权用户(PU)正常通信的前提下,接入授权频谱?
目标:
充分利用频谱空穴,提高授权频谱利用率?
SU的特点?
获取频谱利用状况信息?
根据此信息自适应调整工作参数以接入空闲授权频谱92007-5-92007-5-9认知无线电与OSA?
认知无线电(CR)Mitola99?
基于软件无线电平台?
通过对通信环境变化的认识和学习,自适应调整工作参数?
作为OSA系统的一种实现平台?
OSA也是CR技术首次、最重要的一次应用?
基于认知无线电的OSA系统?
SU通过频谱检测获取实时频谱利用信息?
自适应调整载波频率、带宽等通信参数以接入空闲的授权频谱102007-5-92007-5-9OSAbasedonCRMan-MachineInterfaceSoftwareControlProcessingEngine(AdaptiveControlMechanism)RFDigitalSoftwareControlI/0SoftwareControlledRadio(SCR)SpectruminformationPolicyrequirementsPerformancerequirements112007-5-92007-5-9背景:
政策演进?
FCC开始推动以利用频谱空穴为目标的频谱政策改革,05年修改电波法FCC05?
频谱稀缺与频谱资源利用不充分的矛盾?
非许可频段带来的技术与业务的飞速发展?
软硬件技术的发展使得在技术上而不是政策上实现系统间的干扰规避成为可能?
信息产业部“十一五”规划的“十二大重大工程”之一信产部07?
加强无线电集中统一管理,适时修订无线电频率划分规定,促进无线电新技术、新业务的发展122007-5-92007-5-9背景:
学术动态?
学术会议?
Dyspan2005,2007(inApril)?
Crowncom2006,2007(inAugust)?
学术专刊?
IEEEJSACTWCTSP?
EUROSIP,IEICE?
科研项目?
NSF:
ProgrammableWirelessNetworking?
国内:
?
”863”认知无线电关键技术研究:
成电?
2006年度国家自然科学基金132007-5-92007-5-9背景:
应用进程?
802.22(WRAN)?
利用电视频段实现Rural地区的固定无线接入?
802.16h?
“enablecoexistenceamonglicense-exemptsystemsbasedon802.16andtofacilitatethecoexistenceofsuchsystemswithPU”?
DARPA“xG”?
IEEE1900?
WG1,2,3:
SDR,Co-existence,interference?
StudyGroupA,B?
ITU-R:
SG1,8142007-5-92007-5-9内容?
系统分类?
系统需求分析与研究方向?
小结152007-5-92007-5-9OSA的分类?
根据机会资源特性分类?
空域机会频谱接入?
图示:
SU利用PU2的授权频谱,通过功率控制保证PU2的传输质量?
系统例示:
WRAN?
时域机会频谱接入?
SU利用PU1的授权频谱,在PU1空闲时传输?
WLAN作为SU,蜂窝系统作为PU2RPUTxSURxPURxSUTx1R162007-5-92007-5-9PU1OSA的分类(续)?
根据SU的接入模型分类?
基本OSA:
SU每次在某PU的频谱上检测、传输?
窄带OSA:
SU每次选择某PU的部分频谱检测、传输?
应用举例:
SU为无线传感器网络的节点?
宽带OSA:
SU每次在多个PU的频谱上检测、传输?
SU有较高带宽要求,WRAN利用多个电视频道PU1PU2PU3授权频谱基本OSA窄带OSA宽带OSAPU1PU1PU2PU3172007-5-92007-5-9基本系统结构实体授权用户(PU)二级用户(SU)资源时域空闲频谱空域空闲频谱提高授权频谱利用率提高SU系统的容量SU的传输满足PU的干扰限制条件SU对PU是透明的SU系统的功能机会频谱的辨识机会频谱的合法,有效利用频谱检测判断信道忙闲外部约束下利用资源182007-5-92007-5-9OSA与传统无线系统对比传统无线通信系统OSA系统功能模块传输机会频谱辨识+传输资源特性给定带宽机会特性:
可用资源动态变化约束条件带宽、功率受限PU的干扰限制系统共存问题不突出不同SU系统之间的共存192007-5-92007-5-9OSA系统面临的技术挑战?
机会资源的辨识:
PU的检测?
空域:
检测的准确性?
时域:
检测的准确性、时效性?
机会资源的利用:
SU的传输?
SU的链路层设计与性能分析?
PU干扰限制约束的影响?
SU的MAC机制?
可用资源动态变化:
SU的链路维持?
检测:
融入检测模块的MAC设计?
SU系统间的资源共享202007-5-92007-5-9研究方向分类机会频谱的辨识机会频谱的利用SU链路级设计与性能分析SU之间的频谱共享SU的链路维持与MAC机制理论扩展:
Cognitiveradiochannel宏观的系统结构PU信号的检测212007-5-92007-5-9内容?
PU信号的检测?
SU的传输链路设计与性能分析?
SU的链路维持与MAC机制?
其他相关研究?
小结222007-5-92007-5-9PU信号的检测?
检测的目的:
检测问题描述?
与传输密切相关,在后面涉及?
微弱信号的检测问题PU的可译码区PU的保护区SU的no-talkzone232007-5-92007-5-9PU信号的检测(续)?
检测问题的数学描述?
假设检验问题?
性能指标:
检测概率、虚警概率?
检测器的选择及其性能分析Cabric04ner07?
匹配滤波,能量检测器,特征检测器(循环平稳检测器)?
检测环境分析Sahai05?
信号场强微弱、多径、阴影导致检测性能恶劣?
噪声不确定性导致检测失败?
多SU协作检测以提高检测性能?
协作检测的基本性能分析:
Mishra06Sahai07?
协作检测协议Li06?
数据融合协议Sun07242007-5-92007-5-9SU的链路设计与性能分析?
SU的链路设计目标?
满足PU的干扰限制条件的前提下最大化SU的链路速率?
与传统无线链路研究的区别?
新的约束条件:
PU的干扰限制?
最大化链路速率需要首先最大化可获取资源的总量?
研究思路?
定量描述PU的干扰限制条件,并分析其对SU链路设计的影响?
资源“机会”特性对SU链路级设计的影响?
引入一个新的性能指标:
机会频谱利用率?
对空闲频谱的利用效率:
即引入SU后,授权频谱利用率究竟提高了多少252007-5-92007-5-9PU的干扰限制约束分析?
PU干扰限制的定义Zhao06?
保护区域?
干扰功率约束?
保护区域内任意一点的干扰功率小于PI?
碰撞概率约束?
碰撞的定义:
SU的传输使得PU保护区域内任意点干扰功率大于PI?
碰撞概率小于?
干扰限制约束参数:
(PI,)2RPUTxSURxPURxSUTx1R262007-5-92007-5-9干扰功率约束?
问题:
接收点功率受限对链路容量的影响?
一般情况下该约束条件等同于发射功率约束?
基本OSA,窄带OSA?
在特定的系统以及网络结构下需要重新考虑系统容量的分析及相关链路设计准则Gastpar07?
宽带OSA不同PU有不同的干扰功率限制链路容量研究PU干扰功率约束带宽受限发射功率受限接收点功率受限272007-5-92007-5-9碰撞概率约束?
碰撞的原因?
辨识错误:
I类碰撞?
对检测器性能的要求?
PU在SU传输时再次出现:
II类碰撞(时域)?
周期性检测?
碰撞概率受限下最大化机会频谱利用率?
检测开销与虚警的浪费使得时域空闲资源不能被全部利用?
检测器、检测周期、检测周期内检测时间的设计准则I类碰撞II类碰撞282007-5-92007-5-9资源的“机会”特性?
一般OSA?
在资源总量动态变化的背景下,为了在一定程度上保证QoS,如何进行资源管理与分配,是MAC层需要考虑的问题?
链路级的窄带OSA?
检测信道的选择策略?
给定时间内获得最多的资源?
数学模型:
部分可观察的马尔科夫决策问题(POMDP)?
SU只能获取部分当前频谱利用状态信息窄带OSA中的信道选择问题检测信道选择检测传输频率时间检测信道选择检测传输SU的接入模型PU的授权频谱Black:
busyWhite:
Idle12341234292007-5-92007-5-9研究现状综述?
极限机会频谱利用率的相关研究?
空域极限机会频谱利用率的研究?
MarylandUniv.Clancy?
时域极限机会频谱利用率及相关链路设计的研究?
Ghasemi07,I2R?
我们的一些初步成果简介Wang07?
干扰功率约束下SU系统的资源分配与调度?
Shu06Letaief07Gapstar07?
窄带OSA中最大化SU吞吐量的信道选择策略研究?
UCDavisZhao;
CornellUniv.Tong302007-5-92007-5-9初步成果-1:
问题描述?
研究对象:
基本OSA系统?
某段频谱授权给PU但PU不总占用?
SU接入PU授权频谱的空闲时段?
主要研究目标?
极限机会频谱利用率?
满足碰撞概率约束下,最大化机会频谱利用率的接入技术?
检测器的设计?
检测周期长度设计?
检测时间与传输时间的折衷PUTxSURxPURxSUTx基本时域OSA系统SU基本工作模型312007-5-92007-5-9问题建模?
系统模型简化?
检测周期给定且远小于信道的每次空闲时间与占用时间的平均值?
近似?
暂不考虑II类碰撞?
碰撞概率约束转化为对检测器的漏报概率(或检测概率)的约束:
FANnP一个检测周期内的时隙数一个检测周期内用于检测的时隙数检测器的虚警概率?
机会频谱利用率322007-
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 认知 无线电 机会 频谱 接入 技术 综述