認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的頻譜分配研究.pdf

1、無線頻譜資源的稀缺是一種相對的稀缺，即某些頻譜資源上承載了大量的業(yè)務(wù)，而另一些頻譜資源卻又浪費(fèi)嚴(yán)重，或者說利用不足。針對目前這種頻譜資源緊張的問題，人們提出了認(rèn)知無線電的概念，希望利用認(rèn)知無線電有效地提升頻譜資源的利用率，實(shí)現(xiàn)頻譜的靈活分配。 認(rèn)知無線電是一個(gè)智能無線通信系統(tǒng)。它能夠感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術(shù)從環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過實(shí)時(shí)改變某些操作參數(shù)(比如傳輸功率、載波頻率和調(diào)制技術(shù)等)，使其內(nèi)部狀態(tài)適應(yīng)接收到的無線信號的統(tǒng)計(jì)

2、性變化，從而實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間，任何地點(diǎn)的高度可靠通信和對頻譜資源的有效利用。認(rèn)知用戶是在對授權(quán)用戶不造成影響的前提下，通過擇機(jī)的方式來對授權(quán)頻段進(jìn)行利用。而如何在認(rèn)知用戶聞進(jìn)行頻譜分配，是認(rèn)知無線電研究的重點(diǎn)之一。 本文首先介紹了認(rèn)知無線電的基本概念和相關(guān)研究背景，作為本文研究的背景知識(shí)和理論基礎(chǔ)。 由于本文的主要研究內(nèi)容是認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)頻譜分配問題，因此在第二部分，本文首先介紹了認(rèn)知無線電的頻譜共享模型，并對頻譜分

3、配的原則和頻譜分配技術(shù)分別進(jìn)行介紹。接著，針對目前主要的基于博弈論的和基于圖論的頻譜分配方式作了介紹說明。 在上述主要的分配模型之外，其他文獻(xiàn)還涉及了另外的一些分配方式，例如將蟻群、魚群等理論交叉用于認(rèn)知無線電系統(tǒng)的接入和頻譜分配過程。本文的第三部分提出一種結(jié)合組合數(shù)學(xué)中穩(wěn)定婚姻問題的認(rèn)知無線電頻譜配對算法：通過建模給出了認(rèn)知用戶對頻譜、以及頻譜對認(rèn)知用戶的偏好優(yōu)先級準(zhǔn)則，再通過配對算法達(dá)到運(yùn)算的收斂，最后實(shí)現(xiàn)頻譜的分配。通過仿

4、真驗(yàn)證了該算法具有快速收斂的特點(diǎn)，并且在一定程度上提高了系統(tǒng)的滿意度。 顏色敏感的圖論著色算法是基于圖論的頻譜分配模型中較常見的分配方式之一，該算法充分考慮了頻譜分配中頻譜效益的差異性和干擾頻譜的差異性等因素，同時(shí)還分別對在協(xié)作式和非協(xié)作式條件下頻譜分配算法的差異進(jìn)行了研究。但是，該算法對頻譜分配的公平性沒有進(jìn)行充分考慮，即沒有考慮認(rèn)知用戶由于可用頻譜數(shù)的差異而導(dǎo)致的分配不公平的情況。針對此問題，本文在第四部分提出一種結(jié)合顏色度