排队论作业.docx

认知无线电网络中一种具有频谱接纳控制的新颖频谱切换机制摘要:在本文中,我们提出了一种具有频谱接纳控制的新颖频谱切换机制。在我们提出的方案中,二级用户( SUs )组成了二级用户组以达到指定的主用户的检测概率,并且在认知无线电网络( CRN )中,当主用户( PUs )再次使用频谱是,二级用户将切换到另一个可用的频谱。在认知无线电系统中,一个简单的马尔科夫模型可以用于分析频谱切换的性能,包括阻塞率、掉线率和吞吐率。大量的实验结果表明,新颖的切换策略适合于多用户的认知无线电系统,并且频谱接纳控制和合作感知能够有效的提高频谱切换的效率。 I 引言认知无线电( CR ) 能够改善未被利用的无线电频谱的利用率,并且这激发了大量的学者去研究认知无线电。 CR 中一个最重要的功能是频谱移动[1] ,为了达到频谱移动的目的就需要频谱切换。在一个既有主用户( PUs )又有二级用户( SUs ) 的 CRN 中, PUs 并不总是占用它们的频带,因此, SUs 能够暂时占用没有被 Pus 占用的频带。然而,一旦 PUs 重新占用它们的频带, SUs 就必须腾出它正在使用的频带,在这种情况下, SUs 与 PUs 的频带建立的通信链路将被终止,而且 SU s 必须重新去探测其他的空闲频带以继续它们的通信链路。我们把这叫做频谱切换[2] 。相比于频谱感知,对频谱切换方面的学术研究还不是很多,大量对频谱切换的研究都是运用一个马尔科夫模型来分析它的性能的。在[2] 和[3] 中,提出了一种马尔科夫模型来分析频谱接入的性能,然后设计一种预留一个信道的方案来权衡掉线率和阻塞率。在[4] 中提出了一种三维马尔科夫模型来分析和研究基于给定的主用户流量的认知无线电的性能,同时也预留了一个信道以减少掉线率。另外,一些频谱切换的模型都是基于排队论的, [5] 中提出了一种排队系统,在不超过最大时延的服务质量要求( QoS )的条件下, 使得系统的吞吐率最大。在[6] 中,作者提出了一种新的具有优先级的虚拟队列接口,通过优先队列分析,来分析多媒体用户之间的相互作用以及决定需要的信息交换。[7] 中提出了一种优先重新接入的 M/G/1 排队系统,以分析基于感知时间的主动和被动地频谱切换。为了满足给定的 SUs 的 QoS 要求,一种合适的频谱接纳控制( SAC )方案应该统一到 MAC 层中去,在确保 QoS 要求的无线网络中,这种方案被称为一种 MA C层的有效功能。由于PU 流量的随机变化导致可用频段数量总是动态地改变, 所以 SAC 是 CRN 中独立的一部分以改善其灵活性和满足 SUs 的 QoS 要求。在[8] 中,通过使用马尔科夫模型将一种基于 QoS 的频谱切换机制统一到 SAC 中去, 用来描述 SAC 和频谱切换的过程,形成了一种非线性优化以使得在限制阻塞率的条件下掉线率最小。在[9] 中运用了预留部分信道的机制来权衡 SUs 的阻塞率和掉线率。在本文中,我们通过引进 SUs 之间的合作感知以降低错检率和误检率,进而提出了对于 CRN 中一种新的具有 SAC 的频谱切换机制,而且我们以二级用户群( SUG ) 为一个单位去接入可用频谱, SUG 中的用户能够相互合作,以防止隐藏终端的问题和提高检测的概率。对于 SUG 的频谱接入,我们也提出了一种合适的方法。基于此, 我们提出