基于智能算法的認(rèn)知無線電頻譜分配研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，用戶數(shù)量和寬帶業(yè)務(wù)需求急劇增加，可用頻譜資源變得越來越稀缺。然而，對頻譜占用的實際測量結(jié)果表明，一些信號傳播特性較好的授權(quán)頻段并沒有得到有效的利用。認(rèn)知無線電技術(shù)的出現(xiàn)，可以有效提高頻譜利用率，實現(xiàn)次用戶與授權(quán)用戶間靈活的頻譜共享。
　　 頻譜分配是認(rèn)知無線電實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。對頻譜的高效使用要求認(rèn)知無線電系統(tǒng)能做到實時、動態(tài)的頻譜資源分配，而且還須保證當(dāng)主用戶重新返回時次用戶能及時撤出信道，以免對主用

2、戶的通信產(chǎn)生干擾。目前，對認(rèn)知無線電中頻譜分配的研究已形成一定的初步成果，出現(xiàn)了基于圖著色理論、博弈理論和拍賣競價等較為典型的頻譜分配模型。然而，該領(lǐng)域的研究尚未被充分挖掘，利用智能方法分析頻譜分配問題，可為認(rèn)知無線電頻譜分配研究提供新的思路。本文應(yīng)用智能算法中的模糊邏輯和遺傳算法分析認(rèn)知無線電的頻譜分配問題。
　　 首先，介紹了認(rèn)知無線電的基本概念和頻譜分配的相關(guān)理論，作為論文研究的理論基礎(chǔ)。歸納了認(rèn)知無線電的頻譜特征，指出它

3、是一種機(jī)會式動態(tài)分配、短期可用和穩(wěn)定性較差的無線頻譜資源。簡要介紹典型的幾種頻譜分配模型，并分析了目前基于智能算法的頻譜分配研究現(xiàn)狀。
　　 基于模糊邏輯研究并改進(jìn)了一種認(rèn)知無線電的頻譜分配模型，分別使用模糊邏輯系統(tǒng)FLS1和FLS2分析空閑頻譜特征和次用戶特征，進(jìn)而評估可用頻譜質(zhì)量和次用戶接入概率。然后，分別使用最大化系統(tǒng)吞吐量、隨機(jī)分配和最大化接入公平算法進(jìn)行頻譜分配。模型充分利用了模糊邏輯推理，將專家經(jīng)驗知識和客觀分析融合

4、，可以克服頻譜檢測和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的不精確。仿真表明，算法可分別獲得較高的吞吐量和公平性，驗證了基于模糊邏輯的認(rèn)知無線電頻譜分配方案的可行性和有效性。
　　 基于遺傳算法研究并改進(jìn)了一種認(rèn)知無線電的頻譜分配模型，分別使用系統(tǒng)的總帶寬收益，次用戶的接入公平性和系統(tǒng)的整體性能作為適應(yīng)度函數(shù)來設(shè)計遺傳頻譜分配算法，即GA-MSB、GA-MAF和GA-MOP算法。懲罰函數(shù)被引入適應(yīng)度函數(shù)，使得不滿足干擾約束的染色體的適應(yīng)度值降低，從而將不可行