【導(dǎo)讀】首先采用帶內(nèi)感知的方式進(jìn)行頻譜感知,減小了頻譜與信令開銷,降低應(yīng)用成本;隨后利用二維極坐標(biāo)圖建立了主用戶接收機(jī)處的累加干擾模型,發(fā)射機(jī)到接收機(jī)之間的距離、路徑損耗衰減指數(shù)等之間的關(guān)系。理機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)籌分配。但是，隨著信息時(shí)代的到

　　

【正文】 P U R 位 于 主 用 戶 發(fā) 射 機(jī) P U T 的 保 護(hù) 范 圍 之 外C R 4O( b ) 主 用 戶 接 收 機(jī) P U R 位 于 主 用 戶 發(fā) 射 機(jī) P U T 的 保 護(hù) 范 圍 之 內(nèi) 圖 33 網(wǎng)絡(luò)模型抽象圖 以主用戶接收機(jī)為極坐標(biāo)的坐標(biāo)系原點(diǎn)，則主用戶接收機(jī)處的累加干擾可表示為： 2DI Cr d??? ? ??? （ 36） 其中， D 為認(rèn)知用戶的分布范圍 。 根據(jù)主用戶接收機(jī)到主用戶發(fā)射機(jī)的距離 1r 與主用戶發(fā)射機(jī)保護(hù)范圍的半徑 decr 的大小關(guān)系，可以得到 圖 33 所示的兩種位置關(guān)系 ： ① 1 decrr? ， 主用戶接收機(jī)位于主用戶發(fā)射機(jī)的保護(hù)范圍之外，如 圖 33()a所示，此時(shí)主用戶接收機(jī)會(huì)受到認(rèn)知用戶的嚴(yán)重干擾，如 CR3 和 CR4。 第三章 基于帶內(nèi)頻譜感知的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)累加干擾模型分析 26 ② 1 decrr? ， 主用戶接收機(jī)位于主用戶發(fā)射機(jī)的保護(hù)范圍之內(nèi)，如 圖 33()b所示，此時(shí)主用戶接收機(jī)不會(huì)受到認(rèn)知用戶的嚴(yán)重干擾，但是保護(hù)范圍外多個(gè)認(rèn)知用戶的累加干擾仍可能會(huì)對(duì)主用戶的通信造成影響；如 CR CR CRCR4 等單個(gè)用戶通信不會(huì)對(duì)主用戶接收機(jī)造成太大干擾，但是當(dāng)其同時(shí)通信時(shí)，就有可能會(huì)對(duì)主用戶接收機(jī)造成難以忍受的干擾。 下面本文 將對(duì)這兩種位置關(guān)系下 主用戶 接收機(jī)處的信干比 SIR 與認(rèn)知用戶發(fā)射機(jī)的感知范圍 decr 、主用戶發(fā)射機(jī) 與 接收機(jī)之間的距離 1r 、路徑損耗衰減指數(shù) 1? 、 2? 等參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行建模分析。 主用戶接收機(jī)位于主用戶發(fā)射機(jī)的保護(hù)范圍之外 根據(jù) 圖 33()a 所示的認(rèn)知用戶分布圖及式 （ 36） ，當(dāng)主用戶接收機(jī)位于 主用戶發(fā)射機(jī)保護(hù)范圍之 外時(shí) ， 主用戶接收機(jī)處的累加干擾的表達(dá)式為 m a x22m i n1rrI C r r d r d C r r d r d? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ 37） 其中 1arcsin( )de crr?? （ 38） 22m in 1 1c o s( ) ( sin ( ) )d e cr r r r? ? ? ? ? （ 39） 22m a x 1 1c o s( ) ( sin ( ) )d e cr r r r? ? ? ? ? （ 310） 式 （ 37） 中第一項(xiàng)表示二維平面內(nèi)所有認(rèn)知用戶發(fā)射信號(hào)時(shí)對(duì)主用戶接收機(jī)造成的干擾 ； 第二項(xiàng)表示 主用戶發(fā)射機(jī)保護(hù)范圍 內(nèi) 的所有 認(rèn)知用戶對(duì)主用戶接收機(jī)造成的干擾 ，該范圍內(nèi)的 CR 節(jié)點(diǎn)能感知到主用戶發(fā)射機(jī)，所以不會(huì)發(fā)射信號(hào)，也不會(huì)對(duì)主用戶發(fā)射機(jī)產(chǎn)生干擾。 兩項(xiàng)相減即 為主用戶接收機(jī)位于 主用戶發(fā)射機(jī)保護(hù)范圍之外 時(shí) 受到的 累加干擾。 根據(jù) 式 （ 37） 進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真， 可得主用戶接收機(jī)處信干比 SIR 與認(rèn)知用戶檢測(cè)范圍 decr 之間的關(guān)系 ， 如 圖 34 所示。當(dāng)主用戶接收機(jī)位于 主用戶發(fā)射機(jī)保護(hù)范圍之 外時(shí)，主用戶接收機(jī)處信干比遠(yuǎn)低于 0dB ， 遠(yuǎn)超出其可以容忍的程度；因此， 一般情況下要求主用戶接收機(jī)必須位于 主用戶發(fā)射機(jī)的保護(hù)范圍 之內(nèi)。 南京師范大學(xué)泰州學(xué)院本科生畢業(yè)論文 27 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 7 5 7 0 6 5 6 0檢測(cè)范圍 r d e c ( m )歸一化信干比10log(SIR)(dB) 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 100 . 20 . 40 . 60 . 81r 1 = 3 0 mr 1 = 4 0 mr 1 = 5 0 m 圖 34 歸一化信干比與 檢測(cè)范圍 之間的關(guān)系（ 1 decrr? ） 主用戶接收機(jī)位于主用戶發(fā)射機(jī)的保護(hù)范圍之內(nèi) 根據(jù) 圖 33()b 所示的認(rèn)知用戶分布圖及式 （ 36） ，當(dāng)主用戶接收機(jī)位于 主用戶發(fā)射機(jī)保護(hù)范圍之內(nèi) 時(shí) ， 主用戶接收機(jī)處的累加干擾的表達(dá)式為 22211( s i n ( ) ) c o s ( )decr r rI C r r d r d?? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ???????????????????????? 2222112 ( ( s in ( ) ) c o s ( ) )2 d e cC r r r d? ?????? ? ? ? ? ??? ? （ 311） 則主用戶接收機(jī)處的信干比 SIR 為 111P C rS I R I ??? ????????????????????????????????????????????????????????????????? 121 1 2222211( 2)( ( si n( ) ) c os ( ) )de cP A rP r r r d??? ???????? ? ? ? ?? （ 312） 其中 12PAP 為常數(shù)，不妨假設(shè) 12PAP =1，從而得到歸一化信干比 121222211( 2)()( ( s i n( ) ) c os ( ) )N de crSIRr r r d??? ???????? ? ? ? ?? （ 313） 由式 （ 313） 可知，當(dāng)主用戶接收機(jī)位于 主用戶發(fā)射機(jī)的保護(hù)范圍之內(nèi) 時(shí)，主用戶接收機(jī)處的信干比與認(rèn)知用戶發(fā)射機(jī)的感知范圍 decr 、主用戶發(fā)射機(jī)和接第三章 基于帶內(nèi)頻譜感知的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)累加干擾模型分析 28 收機(jī)之間的距離 1r 、路徑損耗衰減指數(shù) 1? 、 2? 等有關(guān)。在第四部分中，本 章 將通過數(shù)值分析來量化分析主用戶接收機(jī)處的信干比 SIR 與 decr 、 1r 、 1? 、 2? 等參數(shù)之間的關(guān)系。 仿真結(jié)果與分析 在該部分，本 章 通過仿真與數(shù)值分析，研究了當(dāng)主用戶接收機(jī)位于 主用戶發(fā)射機(jī)的保護(hù)范圍之內(nèi) 時(shí)，認(rèn)知用戶接收機(jī)的檢測(cè)范圍 decr 、主用戶發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離 1r 、路徑損耗衰減指數(shù) 1? 、 2? 等對(duì)主用戶 接收機(jī)處的信干比的影響。 圖 35 所示為高斯信道下主用戶系統(tǒng)和認(rèn)知用戶系統(tǒng)路徑損耗相同時(shí)，主用戶接收機(jī)處的信干比 SIR 與主用戶發(fā)射機(jī) 到 接收機(jī)之間的距離 1r 之間的關(guān)系：主用戶接收機(jī)和主用戶發(fā)射機(jī)之間距離越大， SIR 越 小，這與實(shí)際情況相符合。同時(shí)，要滿足主用戶系統(tǒng)通信，主用戶接收機(jī)和主用戶發(fā)射機(jī)之間的距離都要在一定范圍內(nèi)（適用于短距離無線通信） ， 例如當(dāng) )0dec SIR dB?? ? 時(shí)，無論認(rèn)知用戶檢測(cè)范圍為多大，都要求 1 100rm? 。 圖 36 所示為高斯信道下主用戶系統(tǒng)和認(rèn)知用戶系統(tǒng)路徑損耗相同時(shí)，主用戶接收機(jī)處的信干比 SIR 與認(rèn)知用戶發(fā)射機(jī)的檢測(cè)范圍 decr 之間的關(guān)系：在主用戶接收機(jī)附近，增大 decr 將極 大 地 提高 SIR 。同時(shí)，主用戶接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間距離 1r 的增大，導(dǎo)致 decr 的增大和 SIR 的 減小 ， 例如當(dāng) )0dec SIR dB?? ? 時(shí)，僅當(dāng)主用戶接收機(jī)與主用戶發(fā)射機(jī)距離很近的時(shí)候（如 1 10rm? ），才能在 dec? 足夠小的情況下保證主用戶系統(tǒng)的通信質(zhì)量。 南京師范大學(xué)泰州學(xué)院本科生畢業(yè)論文 29 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 00204060主用戶發(fā)射機(jī)到主用戶接收機(jī)之間的距離 r 1 ( m )歸一化信干比10log(SIR)(dB) r d e c = 1 0 0r d e c = 5 0 0r d e c = 1 0 0 0 圖 35 歸一化信干比 SIR 與主用戶接收機(jī)位置之間的關(guān)系（ 1? =4， 2? =4） 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0101020檢測(cè)范圍 r d e c ( m )歸一化信干比10log(SIR)(dB) r 1 = 1 0r 1 = 3 0r 1 = 6 0 圖 36 歸一化信干比 SIR 與認(rèn)知用戶發(fā)射機(jī)的檢測(cè)范圍 decr 之間的關(guān)系（ 1? =4， 2? =4） 第三章 基于帶內(nèi)頻譜感知的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)累加干擾模型分析 30 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 6 0 4 0 2 0020406080S I R r 1 = 1 0檢測(cè)范圍 r d e c ( m )歸一化信干比SIR(dB) a 1 = 4 , a 2 = 4a 1 = 4 , a 2 = 6a 1 = 6 , a 2 = 4 圖 37 不同的路徑損耗衰減指數(shù)下歸一化信干比 SIR與檢測(cè)范圍 dec? 之間的關(guān)系（ 1 10r? ） 由 圖 37 所示，主用戶接收機(jī)處的信干比與路徑損耗衰減指數(shù)有 關(guān)。 與a2=a1 的情況相比， 當(dāng) a2a1 時(shí)，主用戶接收機(jī)處的信干比下降了約 20dB； 當(dāng)a2a1 時(shí)，主用戶接收機(jī)處的信干比明顯提高了 20～ 30dB。后者 與認(rèn)知無線電在廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用情況一致，廣播信號(hào)（主用戶）的發(fā)射機(jī)在電視塔上，而認(rèn)知用戶的發(fā)射機(jī)在地面上，相對(duì)主用戶發(fā)射機(jī)而言其路徑損耗衰減更快。因此，在廣播電視系統(tǒng)中應(yīng)用認(rèn)知無線電 在 實(shí)現(xiàn)頻譜共享提高頻譜利用率 方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。 總 結(jié) 31 總 結(jié) 本文通過先介紹無線電的技術(shù)的歷史背景，逐步深入了解無線電網(wǎng)絡(luò)的累加干擾。主要研究了認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的認(rèn)知用 戶機(jī)會(huì)地接入主要戶頻譜時(shí)對(duì)主用戶接收機(jī)造成的累加干擾。本文更側(cè)重于考慮認(rèn)知無線電在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用，如考慮到用戶密集且近似均勻分布的市中心地區(qū)等實(shí)際情況，頻譜感知技術(shù)采用帶內(nèi)檢測(cè)的方法以減少頻譜資源和信令的開銷。此外，通過對(duì)累加干擾建模，分析得出感知范圍，主用戶發(fā)射機(jī)和接收機(jī)間距離對(duì)累加干擾及通信質(zhì)量的影響 ；同時(shí)考慮在廣播系統(tǒng)中，主用戶系統(tǒng)的路徑損耗衰落相對(duì)較慢，從而導(dǎo)致認(rèn)知用戶對(duì)主用戶的干擾相對(duì)減弱，下一步將重點(diǎn)考慮頻譜感知的可靠性，認(rèn)知用戶的分布，認(rèn)知用戶采用功率控制等更多的因素對(duì)累加干擾產(chǎn)生影響。 32 致 謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師蘇張紅 表示衷心的感謝并致以崇高的敬意 ! 在論文工作中，遇到了，一直種種困難，得到張 老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我有勇氣 面對(duì)困難，老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和她 敏捷的 思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘，再一次向她表示衷心的感謝，感謝她 為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向 張紅 老師致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此 ，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)們表示由衷的感謝 ! 特別感謝我的朋友們對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活所提供的大力支持和關(guān)心 ! 在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家 。 參考文獻(xiàn) 33 參考文獻(xiàn) [1] FCC, “Spectrum policy task force report,” FCC Document ET Docket No. 02135, Nov. 20xx. 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