基于智能算法的認知無線電頻譜分配研究.pdf

1、隨著無線通信技術的發(fā)展，用戶數(shù)量和寬帶業(yè)務需求急劇增加，可用頻譜資源變得越來越稀缺。然而，對頻譜占用的實際測量結果表明，一些信號傳播特性較好的授權頻段并沒有得到有效的利用。認知無線電技術的出現(xiàn)，可以有效提高頻譜利用率，實現(xiàn)次用戶與授權用戶間靈活的頻譜共享。
　　 頻譜分配是認知無線電實現(xiàn)的關鍵技術之一。對頻譜的高效使用要求認知無線電系統(tǒng)能做到實時、動態(tài)的頻譜資源分配，而且還須保證當主用戶重新返回時次用戶能及時撤出信道，以免對主用

2、戶的通信產(chǎn)生干擾。目前，對認知無線電中頻譜分配的研究已形成一定的初步成果，出現(xiàn)了基于圖著色理論、博弈理論和拍賣競價等較為典型的頻譜分配模型。然而，該領域的研究尚未被充分挖掘，利用智能方法分析頻譜分配問題，可為認知無線電頻譜分配研究提供新的思路。本文應用智能算法中的模糊邏輯和遺傳算法分析認知無線電的頻譜分配問題。
　　 首先，介紹了認知無線電的基本概念和頻譜分配的相關理論，作為論文研究的理論基礎。歸納了認知無線電的頻譜特征，指出它

3、是一種機會式動態(tài)分配、短期可用和穩(wěn)定性較差的無線頻譜資源。簡要介紹典型的幾種頻譜分配模型，并分析了目前基于智能算法的頻譜分配研究現(xiàn)狀。
　　 基于模糊邏輯研究并改進了一種認知無線電的頻譜分配模型，分別使用模糊邏輯系統(tǒng)FLS1和FLS2分析空閑頻譜特征和次用戶特征，進而評估可用頻譜質量和次用戶接入概率。然后，分別使用最大化系統(tǒng)吞吐量、隨機分配和最大化接入公平算法進行頻譜分配。模型充分利用了模糊邏輯推理，將專家經(jīng)驗知識和客觀分析融合

4、，可以克服頻譜檢測和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的不精確。仿真表明，算法可分別獲得較高的吞吐量和公平性，驗證了基于模糊邏輯的認知無線電頻譜分配方案的可行性和有效性。
　　 基于遺傳算法研究并改進了一種認知無線電的頻譜分配模型，分別使用系統(tǒng)的總帶寬收益，次用戶的接入公平性和系統(tǒng)的整體性能作為適應度函數(shù)來設計遺傳頻譜分配算法，即GA-MSB、GA-MAF和GA-MOP算法。懲罰函數(shù)被引入適應度函數(shù)，使得不滿足干擾約束的染色體的適應度值降低，從而將不可行