OSA模型下CPN建模

　　基于認知無線電（Cognitive Radio，CR）的機會頻譜接入（Opportunistic Spectrum Access，OSA）系統(tǒng)最大的特點是允許認知用戶在不干擾授權(quán)用戶正常通信的前提下，接入授權(quán)頻段，機會式地利用授權(quán)頻譜進行通信。近幾年，認知無線技術(shù)得到了較大的發(fā)展，但還遠不夠成熟，目前大部分文章只是從概念上闡述了切換管理對于維持認知用戶通信連續(xù)性的重要意義以及認知無線網(wǎng)絡(luò)中切換所面臨的問題，或者將切換與頻譜分配和接入等功能模塊進行聯(lián)合設(shè)計，但是，由于MC是無記憶的，對于很多新型業(yè)務及復雜業(yè)務，簡單地將其到達規(guī)律假設(shè)為泊松分布并不能反映業(yè)務的真實特性；此外，其狀態(tài)數(shù)目往往隨并發(fā)分量的增加呈指數(shù)增長，容易產(chǎn)生空間爆炸問題。這些限制使馬爾科夫模型很難為多業(yè)務共存，多用戶并發(fā)的CR網(wǎng)絡(luò)建模。

　　為了克服Markov模型在分析目前寬帶業(yè)務中的局限性，J．Fernando在1997年首次將Petri網(wǎng)（PN）引入通信系統(tǒng)，并驗證了其比MC具有優(yōu)越性。著色Petri網(wǎng)rCPN）是具有層次性的高級Petri網(wǎng)，它有機地結(jié)合了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和層次分解，通過層次分解還可以有效地縮減系統(tǒng)的狀態(tài)空間，同時結(jié)合ML程序語言使得模型易于實現(xiàn)。是少有的能同時用于驗證系統(tǒng)功能的正確性和評估系統(tǒng)性能的建模語言。

　　鑒于此，本文用CPN建立了一種認知無線網(wǎng)絡(luò)中與時間有關(guān)的頻譜切換模型，并通過性能分析求得頻譜切換概率。通過與理論結(jié)果的對比，驗證了該模型的正確性。論文的安排如下：本文首先介紹了切換策略，提出了在一次CR用戶服務時間內(nèi)的各種時間關(guān)系模型；接著介紹了認知無線電系統(tǒng)OSA模型下認知用戶行為的CPN模型；文章在第4節(jié)進行了系統(tǒng)性能仿真分析；最后給出結(jié)論和下一步研究方向。