認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜分配算法的研究.pdf

1、本研究課題受到了國(guó)家自然科學(xué)基金《基于時(shí)域頻譜利用概率分布曲線擬合的頻譜檢測(cè)研究》(編號(hào)：60772110)，華為科技基金《基于授權(quán)用戶頻譜利用統(tǒng)計(jì)規(guī)律的認(rèn)知MAC機(jī)制與算法研究》和北京郵電大學(xué)校級(jí)基金《認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)頻譜檢測(cè)與機(jī)會(huì)接入研究》的資助。 隨著飛速演進(jìn)的無(wú)線通信不斷朝著寬帶化、無(wú)縫化、智能化的方向發(fā)展，我們不得不面對(duì)的瓶頸之一就是頻譜資源的不足。目前特定通信業(yè)務(wù)固定分配專(zhuān)用頻譜的方式，常常會(huì)出現(xiàn)頻譜資源分配不均，甚至

2、浪費(fèi)的情形，這與當(dāng)前廣泛關(guān)注的頻譜資源短缺問(wèn)題相互矛盾。認(rèn)知無(wú)線電(CR,Cognitive Radio)技術(shù)作為一種智能頻譜共享技術(shù)可有效地緩解上述矛盾，它通過(guò)感知頻域、時(shí)域和空域等頻譜環(huán)境，自動(dòng)搜尋并利用已授權(quán)頻段的空閑頻譜，實(shí)現(xiàn)不可再生頻譜資源的再利用，為解決如何在有限頻譜資源條件下提高頻譜利用率這一無(wú)線通信難題開(kāi)辟了一條新的途徑。 本文首先分析了課題的研究背景，簡(jiǎn)單說(shuō)明了認(rèn)知無(wú)線電的定義和功能，較細(xì)致地闡述了認(rèn)知無(wú)線電的

3、關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用；在接下來(lái)的第三、第四和第五章節(jié)中詳細(xì)論述了本文完成的主要工作：本文主要就認(rèn)知無(wú)線電頻譜分配領(lǐng)域中所存在的問(wèn)題做了較深入地研究，一是基于著色理論的頻譜分配算法的研究，二是基于速率要求的頻譜分配算法的研究，三是基于授權(quán)鏈路保護(hù)的頻譜分配模型和算法的研究。 在第三章中針對(duì)信道權(quán)值歸一化問(wèn)題研究了適用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的頻譜分配算法。基于圖著色原理給出了一種認(rèn)知無(wú)線電的頻譜分配模型，針對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中信道存在吞吐量權(quán)值的情況，提

4、出了加權(quán)分布式貪婪算法、加權(quán)分布式公平算法、加權(quán)分布式隨機(jī)算法。經(jīng)仿真驗(yàn)證，加權(quán)分布式貪婪算法、加權(quán)分布式公平算法和加權(quán)分布式隨機(jī)算法分別獲得了較高的吞吐量、公平性和復(fù)雜度性能。 在第四章中研究了根據(jù)CR用戶速率需求來(lái)進(jìn)行頻譜分配的優(yōu)化算法?；趽砣┺慕o出了一種頻譜分配模型，提出了一種基于傳輸速率要求的快速收斂的頻譜分配算法。仿真分析證明，該算法能根據(jù)CR用戶的傳輸速率要求最優(yōu)化頻譜分配，有較快的收斂速度。 在第五章中

5、研究了能夠保護(hù)授權(quán)用戶的頻譜優(yōu)化分配算法?；诓┺恼撎岢隽艘环N新型的頻譜分配模型。仿真分析證明，基于該模型的迭代算法能在保護(hù)授權(quán)鏈路的前提下對(duì)CR鏈路進(jìn)行最優(yōu)化頻譜分配；同時(shí)仿真給出了授權(quán)鏈路承受干擾和CR鏈路的信干噪比(SINR，Signal to Interference plus Noise Ratio)與比例因子的關(guān)系，為該模型應(yīng)用于不同性能要求的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)(CRN，Cognitive Radio Network)提供了參數(shù)