認知無線電系統(tǒng)的頻譜分配算法研究.pdf

1、無線頻譜的緊缺是限制無線通信與服務應用持續(xù)發(fā)展的瓶頸.認知無線電(Cognitive Radio)技術被認為是解決無線頻譜緊缺問題的一種新方法.認知無線電技術是無線移動通信領域的一種革命性技術,無線用戶利用該技術可以智能地感知周圍環(huán)境,搜索可用頻譜資源,并進行動態(tài)的頻譜接入,從而提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率. 目前,利用認知無線電技術進行動態(tài)頻譜接入有兩種情況.一種是在免執(zhí)照 (Unlicensed)的開放頻段動態(tài)共享該段頻譜

2、,如2.4GHz的無線局域網(Wireless Local Area Network,WLAN)和IEEE 802.16h/g的無線城域網(Wireless Metropolitan.Area. Network,WMAN);另一種是擇機(opportunistic)地使用已授權(licensed)給其他系統(tǒng)的頻段,如IEEE 802.22無線區(qū)域網(Wireless Regional Area Network,WRAN),其用戶擇機使用

3、已授權于數(shù)字廣播頻譜.第二種方式涉及到對授權頻段使用的感知以及對授權用戶的干擾避免,是認知無線電的重點和難點. 本文主要針對動態(tài)頻譜接入的認知無線電系統(tǒng)中的關鍵技術之一--動態(tài)頻譜分配算法進行了較為深入的研究.文中分析和總結了兩種動態(tài)頻譜接入情況下的頻譜分配模型,包括基于圖論著色理論的分配模型,基于博弈論的分配模型以及基于經濟學拍賣理論的分配模型,并介紹了認知無線電系統(tǒng)中衡量干擾的一個重要模型--干擾溫度模型.然后重點研究了圖論

4、著色模型和干擾溫度模型. 本文首先對基于圖論著色模型的各種分配算法進行總結,在此基礎上提出了并行頻譜分配算法.并行算法與原算法相比,在獲得相同或相近性能的同時降低了頻譜分配的時間開銷,適應了認知無線電系統(tǒng)快變的環(huán)境.然后分析了圖論著色模型下頻譜分配對系統(tǒng)需求的滿足情況,并引入需求因子,提出了基于需求的改進算法,通過仿真分析表明,改進算法能夠更好的滿足系統(tǒng)需求. 本文然后基于干擾穩(wěn)定模型提出了分級頻譜共享的概念,并對分級頻

5、譜共享的網絡架構,通信機制等方面進行了初步研究,而且提出了該架構下可用頻譜資源的確定方法.通過仿真分析表明,分級頻譜共享能夠擴展可用的頻譜資源,進一步提高認知無線電系統(tǒng)的頻譜利用率.認知無線電技術是近年來無線通信領域的革命性技術之一,目前大多數(shù)研究主要集中于利用該技術解決無線頻譜緊缺的問題.動態(tài)頻譜分配算法是認知無線電系統(tǒng)的關鍵技術.本文在分析總結了多個頻譜分配模型的基礎上,在圖論著色模型下提出了并行頻譜分配算法和基于需求的改進算法,前