航空自组网频谱分配与频谱接入技术的研究

【类型】学位论文

【作者】樊雯雁 

【关键词】 航空自组网络 博弈论 频谱分配 马尔科夫链 频谱接入

【摘要】随着我国航空事业的飞速发展，人们对航空通信无线业务的要求越来越高。高速发展的航空通信无线业务必然要求更多更有效的无线频谱资源，然而，目前无线网络普遍采用的都是固定的频谱分配策略，其频谱的管理和分配接入制度不合理，造成了现有的本来就稀缺的频谱资源利用率低，使得大部分频谱没有被充分利用。有效地频谱分配和频谱接入策略可以有效地缓解频谱资源稀缺这一重大的问题，因此，为了满足日益增长的航空无线通信业务，研究适用于航空通信网的有效的频谱分配和频谱接入方案将成为迫在眉睫的问题。目前，国际上提出航空通信网络将是一个由天基系统、空基系统和路基系统构成的一体化系统，在理想的情况下，航空通信网络可以视为航空自组网络。本文研究了适用于航空自组网的动态频谱分配和频谱接入方案，用经济学的博弈理论和随机过程理论研究航空自组网主干网络的频谱利用问题。针对航空自组网中单个主用户和多个次级用户使用同一段频谱的场景，本文提出了一种有效地频谱分配和频谱接入方案。在主用户没有接入频谱时，利用卡库诺（Cournot）博弈模型对频谱分配过程进行了建模，在最大化主用户效用的前提下，最大化各次级用户效用，并验证了该策略下各次级用户能公平地分配空闲频谱资源；在主用户接入频谱资源时，利用随机过程理论，构造了主用户优先的、基于排队缓冲机制的马尔科夫链频谱接入模型，提高了接入时的频谱利用率，并且得到了该方案下的系统统计特性，最后，为了减少由于各次级用户的相互干扰造成的系统吞吐量的下降，提出了一种次级用户接入控制策略，基于PF准则的该策略能在系统吞吐量和公平性之前取得一个很好的折衷，在一定程度上保证了系统性能。通过数值试验得到，本文提出的动态频谱分配方案和频谱接入方案都能够很好的适用于航空自组网络模型。在航空自组网中研究有效的频谱分配和频谱接入技术非常地重要，本文研究了一种系统模型较为简单的频谱分配和频谱接入方案，并且得到了该方案下系统的各个统计特性。在将来，多个主用户多个次级用户的应用场景及多优先级的接入系统将会成为研究对象，航空自组网的频谱分配和频谱接入技术将会日趋成熟和完善。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】重庆大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】曾孝平

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