應用佇列及保護頻道於感知無線電網路無縫換手之效能分析

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林嘉鈴(Jia-Ling Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系

論文名稱

應用佇列及保護頻道於感知無線電網路無縫換手之效能分析
(Performance Analysis of the Seamless Spectrum Handover With Queue And Guard Channel in Cognitive Radio Network)

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摘要(中)

隨著無線網路的技術與日俱增，各種行動通訊的設備及應用也跟著蓬勃發展，對於頻譜資源的需求業日漸增加，使得資源也變得相對寶貴。近年來，美國電機電子工程學會(IEEE)和美國聯邦通訊委員會(FCC)皆致力於發展感知無線電網路及制定標準規格。除此之外，美國聯邦通訊委員會也於去年十一月投票通過開放電視播送頻道(Broadcast TV Band)間的空白頻譜(White Space) ，此舉更讓寬頻技術往前躍了一大步。
然而，感知無線電網路是使用授權頻段(Licensed channel)間的空白頻譜及未授權頻段(Unlicensed channel)來提供服務。因此，當授權頻段的主要使用者(Primary user)出現就必須將離開原來頻段跳至另外可用的頻換，這樣的過程稱為頻譜換手(Spectrum handover)。頻譜換手時有可能會造成傳輸中斷，讓傳輸服務品質(Quality Of Service)及感知無線電網路系統效能下降。
本論文提出在頻譜換手時提供佇列(Queue)讓感知無線電使用者在沒有空白頻段使用時服務不會馬上被中斷且也使用保護頻段(Guard Channel)減少換手使用者的阻絕機率(Blocking Probability)以提供無縫換手機制。最後使用馬可夫鏈分析應證所提出的方法。

摘要(英)

The wireless network technology has significant progress and various mobile communication equipment and applications also become more and more. Demand of spectrum resource is increasing, therefore spectrum resource is valuable relatively. In recent years, IEEE and FCC are currently developing wireless network standards related to the cognitive radio network technology. In addition, the FCC opening the broadcast television band’s white Space by voted in November 2008 , that let the broadband technology proceed to lead a new .
However, cognitive radio network offered service by used white space in television broadband or the unlicensed channel. When the primary user appears, CR user vacate the channel and change to another free channel, it is called “spectrum handover’’. Spectrum handover may interrupt transmission, decrease QoS and system performance.
This thesis address a seamless spectrum handover mechanisms which offered Queue to CR user for waiting to keep service not interrupt immediately and Guard channel to decrease the blocking probability. Performance results are analyzed by Markov Chain.

關鍵字(中)

★ 感知無線電
★ 頻譜換手
★ 馬可夫鏈
★ 保護頻段

關鍵字(英)

★ Cognitive Radio
★ Spectrum Handover
★ Markov Chain
★ Guard Channel

論文目次

目錄
中文摘要………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………II
誌謝……………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………IV
圖目錄…………………………………………………………………VI
第一章序論…………………………………………………………1
1-1 前言……………………………………………………………1
1-2 研究動機………………………………………………………2
1-3 論文架構………………………………………………………3
第二章相關研究背景……………………………………………5
2-1 感知無線電網路技術………………………………4
2-1-1 感知能力……………………………………………6
2-1-2 重組配置……………………………………………7
2-1-3 感知無線電實體層…………………………………7
2-2 感知無線電架構……………………………………9
2-2-1 感知無線電頻譜管理架構………………………10
2-3 IEEE 802.22TV White Space……………………11
2-3-1 IEEE TVWS CSG……………………………………13
2-3-2 White Coalition Group…………………………13
第三章無線頻譜換手機制…………………………………………15
3-1 頻譜換手機制架構……………………………………………15
3-2 流程……………………………………………………………17
3-2-1 MGM(Matrix-Geometric Method)……………………… 22
3-2-2 穩定機率…………………………… 27
3-2-3 常數矩陣…………………………… 31
第四章數值分析…………………………………………………33
4-1 模擬環境設定………………………………………………33
4-2 數據分析……………………………………………………35
第五章結論與未來研究………………………………………39
參考文獻…………………………………………………………40
圖目錄
圖2-1 感知無線電模型架構……………………………………………4
圖 2-2 感知過程步驟…………………………………………………6
圖 2-3 感知無線電實體層架構……………………………8
圖 2-4 寬頻無線電類比前端架構…………………………8
圖 2-5 感知無線電網路架構………………………… 9
圖 2-6 感知無線電頻譜管理架構………………………… 10
圖 2-7 電視頻譜使用狀況………………………………………12
圖 2-8 感知技術於IEEE標準家族的演進……………………13
圖 2-9 制定感知技術的組織與機構…………………………14
圖 3-1 感知網路使用者SU1與SU2使用頻段一………………………16
圖3-2 授權使用者出現………………………………………………16
圖3-3 SU1暫停目前的工作……………………………………………16
圖 3-4 SU1跳至目標Ch2繼續傳輸……………………………………16
圖 3-5 SU1繼續使用Ch1傳輸.……………………………………… 16
圖 3-6 Okumura-Hata路徑損耗模型…………………………………17
圖3-7多細胞感知無線電……………………………………………17
圖3-8 頻率高低與細胞涵蓋範圍關係圖…………………………18
圖 3-9 感知使用者換手產生細胞損耗…………………………18
圖 3-10低頻變高頻流程圖……………………………………19
圖 3-11高頻變低頻流程圖…………………………………………19
圖 3-12 馬可夫鏈狀態圖……………………………………………21
圖 3-13 MGM狀態示意圖………………………………………………22
圖 3-14 利用MGM分析之部分狀態圖…………………………………23
圖 4-1利用Markov Chain分析部分狀態圖…………………………33
圖 4-2-1 Dropping Rate of Secondary Real-time User………35
圖 4-2-2 Dropping Rate of Secondary Non-Real-time User…36
圖 4-2-3 Blocking Rate of Secondary Real-time User………37
圖 4-2-4 Blocking Rate of Secondary Non-Real-time User…38

參考文獻

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指導教授

吳中實((Jung-Shyr,Wu))

審核日期

2010-7-21

推文