認(rèn)知無線電中聯(lián)合功率控制的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法研究.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務(wù)需求的持續(xù)增長(zhǎng)，有限的頻譜資源與日益增長(zhǎng)的頻譜需求之間的矛盾已經(jīng)成為制約無線通信發(fā)展的瓶頸。認(rèn)知無線電作為一種頻譜共享技術(shù)，通過對(duì)周圍無線環(huán)境的感知、學(xué)習(xí)和分析，對(duì)搜索到的可用頻譜機(jī)會(huì)式動(dòng)態(tài)接入，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有限頻譜資源的高效利用，緩解頻譜緊缺的現(xiàn)狀。而合適的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法決定了無線頻譜的使用效率，對(duì)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的性能起著關(guān)鍵性作用。
　　本文針對(duì)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法展開研究。由于在動(dòng)態(tài)頻譜分配過程

2、中，存在多個(gè)認(rèn)知用戶同時(shí)占用同一頻段的情況，不可避免會(huì)引入相互干擾，采用功率控制機(jī)制可以避免此問題。合理的功率控制不僅可以在擴(kuò)大認(rèn)知用戶通信范圍和減小通信干擾之間取得平衡，而且可以減少終端能耗。本文擬在動(dòng)態(tài)頻譜分配中聯(lián)合功率控制機(jī)制來減小同頻用戶間干擾，從而提高頻譜利用率。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1）首先簡(jiǎn)要介紹了認(rèn)知無線電的背景和相關(guān)知識(shí)，然后詳細(xì)闡述了動(dòng)態(tài)頻譜分配和功率控制技術(shù)，重點(diǎn)分析了功率控制在動(dòng)態(tài)頻譜分配過程

3、中的重要作用，最后分析了常用的分配模型，著重研究基于圖論的分配模型。
　　2）針對(duì)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，在圖論理論基礎(chǔ)上，深入研究了多個(gè)用戶使用同一信道時(shí)的干擾圖模型，比較分析了基于圖論模型的多種頻譜分配算法的特點(diǎn)和性能。
　　3）針對(duì)頻譜分配算法所要達(dá)到系統(tǒng)性能高、收斂性能快和公平性好的目的，以隨機(jī)分布式的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，提出聯(lián)合功率控制的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法。算法通過聯(lián)合功率控制機(jī)制，減少了接入相同信道的認(rèn)知用戶間的綜合

4、干擾使得多個(gè)用戶可以同時(shí)使用同一信道，同時(shí)以最大獨(dú)立集為分配起點(diǎn)，允許同時(shí)分配信道給互不干擾的多個(gè)用戶，從而有效減少分配總次數(shù)和用戶間信息交互量，有利于算法的快速收斂。最后考慮到用戶需求和歷史分配信息對(duì)算法的影響，提出基于需求和歷史信息的頻譜分配算法，引入用戶優(yōu)先級(jí)和信道優(yōu)先級(jí)的概念使得算法更加滿足公平性要求。仿真結(jié)果驗(yàn)證了聯(lián)合功率控制的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法較無功率控制下的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法性能有所提高，并證明了改進(jìn)算法在系統(tǒng)效益、公平性和收