認(rèn)知無線電網(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)的無線通信不斷朝著寬帶化、無縫化、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題相互矛盾。認(rèn)知無線電(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線通信難題開辟了一條新的途徑。 本文首先分析了課題的研究背景，簡(jiǎn)單說明了認(rèn)知無線電的定義和功能，較細(xì)致地闡述了認(rèn)知無線電的

3、關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用；在接下來的第三、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)知無線電頻譜分配領(lǐng)域中所存在的問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)值歸一化問題研究了適用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的頻譜分配算法?；趫D著色原理給出了一種認(rèn)知無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)知無線電網(wǎng)絡(luò)(CRN，Cognitive Radio Network)提供了參數(shù)