基于規(guī)則的動態(tài)頻譜分配算法研究.pdf

1、無線頻譜是一種珍貴的稀缺資源。為了避免干擾，傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡采用的是固定頻譜分配策略。當新設備要求頻譜接入的時候，現(xiàn)有頻譜多數(shù)已經(jīng)被占用了，并且大多是低效率的占用。無疑，這種固定頻譜分配的方法不是最優(yōu)的。為了解決當今的頻譜稀缺問題，必須重新使用這些頻譜。
　　得益于認知無線電的發(fā)展，解決方法之一是使用“開放頻譜系統(tǒng)”。在開放頻譜系統(tǒng)中，授權(quán)用戶(即主用戶)享有使用頻譜的優(yōu)先權(quán)；同時，非授權(quán)用戶(即二級用戶)在不干擾主用戶的條件下可以

2、擇機地使用頻譜。開放頻譜系統(tǒng)的一個重要問題是二級用戶的高效頻譜管理。開放頻譜系統(tǒng)的主要目標是最大化頻譜的利用率，但一個好的頻譜管理方案會同時考慮干擾的最小化并且在各個用戶之間提供一定的公平性。
　　以往基于協(xié)作的方法相鄰用戶間要頻繁地交換協(xié)作信息，這需要公共的協(xié)調(diào)協(xié)議和通信鏈路，不可避免地增加了系統(tǒng)的復雜性和額外的開銷。對于能量受限的通信系統(tǒng)，如Ad Hoc、無線傳感器網(wǎng)絡等并不適用。本文參照基于協(xié)作的方案中的“貧困線”的概念，在

3、基于協(xié)作的頻譜管理方案之上，參考提出了基于規(guī)則的頻譜管理方案。在這個方案中，用戶觀察本地干擾模式和鄰居的情況，根據(jù)當前的頻譜規(guī)則獨立行事。這種方法極大地簡化了分配過程，減少了通信開銷。
　　本文從認知無線電的研究現(xiàn)狀出發(fā)，介紹了認知無線電的功能和關(guān)鍵技術(shù)，認知無線電系統(tǒng)的頻譜分配模型；提出了基于規(guī)則的動態(tài)頻譜分配方案，證明了算法的收斂性；并使用仿真量化了基于規(guī)則的動態(tài)頻譜分配方法對于網(wǎng)絡的影響，同時比較了基于規(guī)則的方法和基于合作的