林威，付宇，张钦宇，王野，王胜

（哈尔滨工业大学 深圳研究生院 通信工程研究中心，广东 深圳 518055）

1 引言

无线通信业务需求的快速增长，使频谱资源日益紧缺。目前采用的静态频谱分配政策常常导致某些时段和地区频谱使用频繁，而其他时段和地区频谱空闲。由于“独占”的授权工作方式不允许非授权用户使用空闲频段，频谱资源无法得到充分利用，造成了大量的资源浪费。根据美国联邦通信委员会(FCC)统计，现有已分配频谱的利用率在15%～85%之间[1]。为了公平、有效地使用频谱资源，FCC提出一种新型的频谱共享技术——认知无线电 (CR, cognitive radio)[2,3]。

CR技术能有效地解决频谱利用率低、频谱资源紧张的状况，并以灵活、低价等特点受到广泛关注。在感知共享的应用环境下，授权系统开放未被授权用户(PU, primary user)使用的频谱资源，支持认知用户(SU, secondary user)通信。PU是网络的合法用户，具有高优先级，随机接入未被其他PU占用的频谱；SU不具备频谱授予权，以不影响PU的正常通信为前提，利用频谱空穴检测技术[4]获取PU信息后接入空闲频谱。为了避免对PU产生干扰[5]，SU在PU再次出现时退避。

将PU和SU的行为映射为Markov模型[6]是分析认知网络(CRN, cognitive radio network）性能的有效方法。文献[7]提出的PU优先的Markov模型，能够使CR系统有效、公平地利用未被PU使用的频谱，但是该方案只针对单信道场景进行了分析，对多信道系统的参数设置和建模则比较复杂，没有给出解决方案。文献[8]使用基于 CR-OFDM 的Markov模型来讨论SU如何接入授权频段的问题，并在此基础上，提出一种基于退让机制的动态频谱接入方案，通过伺机利用频谱空穴来提高频谱利用率，但在PU出现时，SU没有机制切换到其他空闲频段继续通信，因此频谱利用率仍有进一步提升的空间。……