WSN中基于認知無線電的動態(tài)頻譜管理技術研究.pdf

1、眾所周知，無線頻譜資源是當今社會最為寶貴的資源之一，但隨著社會的不斷發(fā)展和科技的日新月異，無線頻譜資源卻越來越緊張，同時利用無線通信的設備卻越來越多，尤其是無線傳感器網絡（WSN）的大量鋪設，眾多的傳感節(jié)點均需要通過無線通信的方式將它們感知的環(huán)境信息，傳遞到遠端的控制節(jié)點，因此需要大量的通信頻譜資源。而傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式大大限制了頻譜的利用率的提升。緩解這種狀況的主要途徑是進行頻譜資源的靈活分配，而結合認知無線電這種具有發(fā)現“頻譜空

2、洞”并合理利用該頻段的能力的技術，應用到無線傳感器網絡當中，將極大地緩解制約無線傳感器網絡（WSN）頻譜不夠用的問題。
　　本課題源于導師的國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）“基于聯(lián)盟博弈認知模型的動態(tài)頻譜接入技術研究”（編號：2009AA1Z241）和國家重大基礎研究計劃973課題“物聯(lián)網混雜信息融合與決策研究（編號：2011CB302903）”。本文研究并實現了一種運用聯(lián)盟博弈思想和分布式數據處理理念的認知無線傳感器網絡（C

3、RWSN）的動態(tài)頻譜管理的設計。
　　本文第一部分為了優(yōu)化CRWSN網絡的頻譜調度和分配，首先通過引入聯(lián)盟博弈的思想提出了一種基于RSSI的類蜂窩式拓撲結構的CRWSN通信結盟模型，并將最大化系統(tǒng)的吞吐量作為數學模型的求解目標，隨后設計出了基于離散隨機逼近的通信盟頻譜調度算法并聯(lián)合注水算法共同求解，算法定義了通信聯(lián)盟盟內和盟間的接入方式和通信協(xié)議。最后利用聯(lián)盟形成博弈理論中的Dhp?T?和DC?T?準則分析了算法的穩(wěn)定性。

4、　　本文的第二部分闡述了基于Spark分布式處理平臺的離散粒子群優(yōu)化算法（DPSO）的頻譜調度設計與仿真。優(yōu)化了在CRWSN下節(jié)點眾多而導致的調度時間過長、通信延時的問題。本部分首先介紹了傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法以及離散的粒子群優(yōu)化算法，繼而提出了基于分布式處理平臺Spark的并行化頻譜粒子優(yōu)化算法。然后詳細的介紹了如何從頻譜粒子初始化，到頻譜粒子的更新到最后頻譜粒子的取舍的算法。最后通過歐盟的種子項目（SEEDS）仿真了整個系統(tǒng)的設計。實