【正文】 中以 Risers 為首 要人物 [6]，由于認為 Mitola 的理論會受限于硬件平臺的計算能力，并且 其 不能夠 很好的適應快速變化的網絡，所以 Risers 在不斷的鉆研下， 提出 CR不一定需要 SDR 來給予支撐， 而 采用了在 生物啟發(fā)下的 遺傳算法的 認知模型， 并 對傳統(tǒng)無線電系統(tǒng)的物理層和媒體接入控制層（ MAC） 的演進過程進行建模， 對于要求靈活變通的通信時更加適用的。 CR 能讓 SDR 從盲目狀態(tài)轉變成為智能 的狀態(tài) 。所以 CR 也被稱為是一項智能的技術。 3 2. 認知無線電 架構 和頻譜接入模型 認知無線電的定義 對于認知無線電來說，存在著很多不同版本的解釋，其中，在 1999 年， Joseph Mitola博士，率先提出了認知無線電 （ＣＲ） ，博士從時間以及空間上，對那些有空余的頻譜資源進行充分的利用，來保證能夠使各段的頻譜被完善的使用而不至于浪費。 第四章 對于 上一章提出的 接入算法 進行仿真， 進行性能的比較 。 首先 從 認知無線電的 不斷發(fā)展中給出最恰當的定義，然后進行 整體結構 的 分析，并介紹 認知無線電的 關鍵技術 ，最后對動態(tài) 頻譜接入進行分類并分析。 本文主要工作及論文結構 本文首先介紹了 無線電 的主要 研究背景和目前的發(fā)展情況 ，而后會介紹 一些認知無線電 特有的幾種關鍵技術， 然后從機會頻譜接入出發(fā)展開分析， 并重點研究基于 POMDP中的實現算法的 仿真 比較 ，具體的內容安排如下： 第一章 主要的介紹了認知 無線電的研究背景，以及目前的發(fā)展狀態(tài)。 2020年， SSC公司 (Shared Spectrum Company)和 DARPA通過實驗第一次成功驗證了一個擁有六節(jié)點的 XG無線電網絡能夠以認知用戶身份使用頻譜資源 [3]。 3． IEEE 802． 22標準 無線標準 是在 認知無線電 的基礎上發(fā)展起來的 ，該標 準定義的通信設備擁有動態(tài)頻譜接入 (DSA)、動態(tài)頻譜共享 (DSS)和動態(tài)頻譜多信道接入 (DSM)三個方面的功。 可以利用 認知無線電技術 來偵聽搜集來的很廣的頻譜資源 。 頻譜池也是動態(tài)頻譜接入中的分層接入模型里的一種填充式頻譜共享法。 絕大多數的授權頻譜的利用率呈現很低的狀況 [2]所以， 如何 提升頻譜的利用率是一項很有前景的研 究， 于是認知無線電在這種情況下被提出了。 由一些資料顯示， 30~2900MHz 段的頻譜利用率，在不同的頻段的利用效率有很大的不同，普遍來說在 3~4GHz 的頻譜 利用率只有 %， 4~5GHz 僅有 %， 0~3GHz 的平均利用率也只有 %，連頻譜利用率最高的 512MHZ~902MHZ，大概是在 25%左右。 隨著高科技的發(fā)展 ， 各 人各處 都需要用到頻譜資源，尤其是 在無限局域網和 無限 網絡技術的 不斷 發(fā)展 下，更多的人在使用非授權的頻譜，由于非授權的頻譜相對于授權頻譜來說，資源本身比較少一些，這就加大了資源使用的競爭性 。并介紹了POMDP算法的三種接入方式以及對各種算法進行仿真，比較各算法的性能。 本文首先介紹了課題研究背景，然后詳細論述了認知無線電技術和機會頻 譜接入技術的定義、關鍵技術、應用場景和國內外研究現狀，并闡述了認知無線電網絡的體系架構。為改變這種局面，人們提出了認知無線電技術。II 認知無線電中 頻譜接入方案的研究 【摘 要】 隨著無線通信領域中的各種語音、圖像、視頻等數字化業(yè)務大量增長，導致有限的頻譜資源變得日益緊張，成為制約無線通信發(fā)展的主要因素。經過 FCC研究發(fā)現，已經授權給現有無線電業(yè)務的頻譜在時間和空間上存在不同程度的閑置，即存在頻譜空洞，造成了頻譜資源的嚴重浪費。它能夠檢測頻譜空洞，在不對授權用戶造成干擾的前提下進行頻譜接入，實現頻譜共享，從而提高頻譜利用率。 接著 研究 了基于 POMDP（部分可觀測馬爾科夫決策過程）的機會頻譜接入算法。 關鍵詞： 認知無線電 機會頻譜接入 部分可觀測馬爾科夫決策過程 算法 III The Research of the Spectrum Access in Cognitive Radio 【 Abstract】 With the increasing traffic of speech， image and video by means of wireless munications， the wireless spectrum resource is being increasingly scarce and it may hamper the development of wireless munications in the future． However, FCC(Federal Communications Commission)finds out that many spectrum bands allocated to existing wireless systems are showing different degree of idle in terms of time and space field． Therefore， researchers put forward cognitive radio technology， which is able to effectively change the current spectrum shortage situation． It senses the spectrum holes and accesses the channels without causing interference to the licensed users． In this way， we can realize spectrum sharing and improve the spectrum utilization efficiency． This thesis firstly introduces the study background． In addition， we particularly explain the definitions， characters， key techniques， applications and status quo of cognitive radio and opportunistic spectrum access(OSA) technologies． In addition， we present the structure of cognitive radio works． Then the paper mainly researches opportunistic spectrum access (OSA) algorithm based on Partially Observable Markov Decision Process (POMDP), and then introduces their access methods of POMDP algorithm as well as their simulation. Comparing the performance of the algorithm Keywords: Cognitive Radio, Opportunistic Spectrum Access, POMDP， Algorithm IV 名詞解釋 CR Cognitive Radio 認知無線電 FCC Federal Communications Commission 美國聯(lián)邦通信委員會 OSA opportunistic spectrum access 機會頻譜接入 ISM Industrial, Scientific, and Medical 醫(yī)用 DFS Dynamic Frequency Selection 動態(tài)頻率選擇 TPC Transmit Power Control 發(fā)送功率控制 HSDPA High Speed Downlink Packet Access 高速下行分組接入 SDR Software Defined Radio 軟件定義無線電 RKRL Radio Knowledge Representation Language 無線電知識描述語言 MAC Media Access Control 媒體接入控制 SU Secondary user 二級用戶 目錄 第一章 緒論 ........................................................ 1 ....................................... 1 認知無線電的研究背景 ........................................... 1 認知無線電的現狀 ............................................... 1 本文主要工作及論文結構 .............................................. 2 第二章 認知無線電架構和頻譜接入模型 .............................. 3 認知無線電的定義 .................................................... 3 認知無線電的工作模式 ................................................ 4 認知無線電中的關鍵技術 .............................................. 5 頻譜感知技術 ................................................... 6 自適應功率控制技術 ............................................. 8 頻譜分析技術 ................................................... 8 自適應頻譜分配技術 ............................................. 9 認知無線電的發(fā)展 .................................................... 9 認知網絡的形成 ................................................. 9 認知無線電動態(tài)頻譜接入模型 .................................... 10 影響動態(tài)頻譜接入性能的因素 ......................................... 12 頻譜空洞的感知 ................................................ 13 信道的選擇 .................................................... 15 發(fā)送過程中的數據包長度 ........................................ 16 第三章 基于 POMDP 的機會頻譜接入算法 ............................... 18 POMDP 接入方案的提出 ............................................... 18 POMDP 模型 ......................................................... 19 充分統(tǒng)計量 .................................................... 22 收益函數 ...................................................... 22 幾種 POMDP 算法 ..................................................... 23 最優(yōu)算法 ...................................................... 23 基于貪心算法的次優(yōu)策略 ........................................ 24 有檢測錯誤時的 算法 ............................................ 24 第四章 仿真過程及結果分析 ......................................... 27 無檢測錯誤時的 貪心算法性能 仿真 .....................................