第30卷 第5期 2010年10月南京邮电大学学报(自然科学版)

JournalofNanjingUniversityofPostsandTelecommunications(NaturalScience)Vo.l30 No.5Oct.2010

认知无线电网络QoS保障技术综述

李 洋,董育宁,张 晖

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1.南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京 2.东南大学移动通信国家重点实验室,江苏南京 210096

摘 要:首先简要介绍了动态频谱接入方式和认知无线电技术,分析了在基于动态频谱接入方式的认知无线网络中提供QoS保障的挑战。然后系统地介绍了在认知无线电各关键技术(频谱感知、频谱管理、频谱转移和频谱共享)和上层中的QoS保障技术以及跨层QoS设计的研究现状和困难。最后给出了未来研究的难点和方向。关键词:认知无线电;动态频谱接入;QoS

中图分类号:TN915 文献标识码:A 文章编号:1673 5439(2010)05 0088 07

SurveyonQoSProvisioningTechniquesforCognitiveRadioNetworks

LIYang,DONGYu ning,ZHANGHui

2.NationalMobileCommunicationsResearchLaboratory,SoutheastUniversity,Nanjing,210096,China

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1.CollegeofCommunications&InformationEngineering,NanjingUniversityofPostsandTelecommunications,Nanjing210003,C

Abstract:ThebasicideasofDynamicSpectrumAccess(DSA)andCognitiveRadio(CR)areintro duced,andthechallengesofprovisioningQoSinCRnetworksbasedonDSAareanalyzed.Systematicin troductionofthestate of the artandproblemsisprovidedtowardstheQoSprovisioningtechniquesinCR

keytechniques(spectrumsensing,spectrummanagemen,tspectrummobilityandspectrumsharing)andupperlayerstechniquesaswellascross layerdesigntechniques.Finally,problemsandresearchdirectionsoftheseQoSprovisioningtechniquesaregiven.

Keywords:cognitiveradio;dynamicspectrumaccess;QoS

0 引 言

当前的无线频谱管理采用固定的管理方式,将无线频谱划分为授权频段和非授权频段。授权频段由政府部门排它性地分配给某用户在某地理范围内使用。近年来,由于大量使用的非授权频段的无线业务和技术的涌现,非授权频段已趋饱和。然而,根据美国联邦通信委员会(FCC)提供的数据来看,授权频段的利用率却只有15%~85%。为了提高频谱利用率,动态频谱接入(dynamicspectrumac cess,DSA)

[2]

[1]

(频谱空洞),利用频谱空洞进行通信,当主用户占用该频段时,非授权用户必须退出该频段。

认知无线电(cognitiveradio,CR)

[3]

是在软件无

线电基础上提出的概念,一般认为,CR能够与当前的无线环境进行交互,并根据无线环境的变化改变传输参数。本文主要讨论CR技术与DSA相结合所组成的网络(以下称为CR网络)。CR网络与主用户网络共享频谱,给在CR网络中提供QoS保障带来了严峻的挑战,主要表现在以下几个方面。

(1)宽工作频谱。宽工作频谱需要更多的感知开销,必须优化感知策略,在保证感知性能的情况下尽量降低感知开销。另外,由于较宽的工作频谱,各频段之间的传输特性可能差异很大,跨层设计成为

的概念应运而生。本文中的DSA方式

将用户分为授权用户(下文称为主用户)和非授权用户,非授权用户主动探测当前空闲的授权频谱

收稿日期:2009 12 23

基金项目:国家自然科学基金(60972038)、江苏省高校自然科学重大基础研究项目(07KJA51006)、深圳中兴通讯有限公司研究基金、深圳华为

技术有限公司研究基金、东南大学移动通信国家重点实验室开放研究基金(N200911)、江苏省高校研究生科研创新计划(CX09B-149Z)资助项目

nedu.