1、隨著無線業(yè)務的快速增長，對頻譜資源的高需求和目前固定式頻譜分配的低效率之間的矛盾也變得越來越尖銳。為解決這一問題，認知無線電技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。認知無線電技術(shù)允許次用戶（非授權(quán)用戶）通過頻譜感知，得到周圍的頻譜使用情況，在不影響主用戶（授權(quán)用戶）正常使用的條件下，機會式地接入授權(quán)頻段，從而極大地提高頻譜資源的利用率。目前絕大部分研究都著重關(guān)注主用戶的服務質(zhì)量(Quality of Service，QoS)保障。然而，對只能機會式接入

2、的次用戶，其業(yè)務QoS要求也需要得到保障，這是認知無線電技術(shù)實用化的前提。本學位論文針對次用戶QoS保障問題，分別從數(shù)據(jù)包級別(packet level)、會話級別(session level)以及傳輸層端到端級別(end-to-end level)進行了研究。
　　研究了多次用戶多信道認知無線網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)包隊列分析及其應用。分析了一些重要的內(nèi)部因素（認知無線網(wǎng)絡本身的傳輸機制和參數(shù)設置）和外部因素（認知無線網(wǎng)絡所處的無線傳播環(huán)境

3、）對目標次用戶的數(shù)據(jù)包隊列的影響。建立了認知無線網(wǎng)絡隊列分析的框架，將頻譜感知、媒體接入控制和鏈路自適應技術(shù)等實際因素考慮進來。通過將排隊過程模擬為一個有限狀態(tài)馬爾科夫鏈(Finite State Markov Chain，F(xiàn)SMC)，推導了平均隊長、溢出丟包率和碰撞丟包率等關(guān)鍵隊列參數(shù)的解析表達式，進而得到了平均時延、丟包率和有效吞吐量等重要的QoS參數(shù)的解析表達式。這些表達式清晰地揭示了上述內(nèi)外部因素對次用戶QoS的影響方式和影響程

4、度。在此基礎之上，本文以TCP吞吐量最大化問題為例，示范了如何通過適當調(diào)整下層傳輸機制或參數(shù)來滿足次用戶QoS性能需求。
　　研究了認知無線網(wǎng)絡中的呼叫準入控制（Call Admission Control，CAC）。首先建立了認知無線網(wǎng)絡CAC策略分析的一般性框架，該框架將信道預留、新到次用戶緩沖隊列、切換次用戶緩沖隊列以及兩種隊列中次用戶因不耐心而離去等因素囊括進來，使得現(xiàn)有針對認知無線網(wǎng)絡CAC策略的分析工作都可以被納入到該

5、框架下，作為該框架的一個特例而存在。利用該框架，分析了預留信道數(shù)、緩存區(qū)大小以及次用戶耐心程度對次用戶會話級QoS（阻塞概率和掉話概率）的影響。其次，針對認知無線網(wǎng)絡資源動態(tài)性較高、CAC參數(shù)須實時調(diào)整、現(xiàn)有CAC參數(shù)計算方法復雜度很高的現(xiàn)狀，研究了低復雜度算法。針對給定阻塞概率要求條件下使掉話概率最小的常見應用，我們用一維馬爾科夫鏈模型代替現(xiàn)用的二維馬爾科夫鏈模型，提出最優(yōu)預留信道數(shù)的一種低復雜度計算方法。得到了最優(yōu)預留信道數(shù)的解析表

6、達式，可用于隨著網(wǎng)絡資源的動態(tài)變化實時地計算最優(yōu)預留信道數(shù)。
　　研究了認知無線網(wǎng)絡中的傳輸層TCP性能建模和增強方法。我們指出，認知無線網(wǎng)絡傳輸層的TCP超時退避機制與下層的傳輸機制之間存在著復雜的相互作用:一方面，下層長時間的無信道可用會導致TCP的超時退避，另一方面，當傳輸層處于退避之中，如果下層緩沖區(qū)隊列已空，則即使有信道可用，下層也會無數(shù)據(jù)可發(fā)，從而造成傳輸機會的浪費。本文分析了上述相互作用，推導了次用戶的有效數(shù)據(jù)傳輸時