基于圖著色理論的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)頻譜分配算法研究.pdf

1、在目前應(yīng)用較廣泛的無線電網(wǎng)絡(luò)中，多數(shù)采取了固定的頻譜分配方式。在這種分配方式下，可用頻譜被分為授權(quán)頻譜和非授權(quán)頻譜。根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(FederalCommunications Commission，F(xiàn)CC)的研究結(jié)果顯示，隨著時(shí)間和空間的變化，固定分配模式下授權(quán)頻譜資源的利用率僅為15％～85％，因此對頻譜的高效分配已經(jīng)成為重要的研究課題。本文分別針對效益值和時(shí)間開銷建立了認(rèn)知無線電頻譜分配模型，根據(jù)效益、距離、頻段等參數(shù)選擇性

2、地接入認(rèn)知用戶，盡可能使更多認(rèn)知用戶接入到授權(quán)頻譜中，提高頻譜的利用率。本文的主要研究工作如下:
　　(1)介紹了認(rèn)知無線電、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)以及認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的概念。詳細(xì)描述了認(rèn)知無線電的認(rèn)知原理和認(rèn)知過程、認(rèn)知無線電頻譜分配的原理和多種分配技術(shù)，以及這些技術(shù)之間的異同，重點(diǎn)介紹了認(rèn)知無線電頻譜分配的主要三種類型:圖著色理論、博弈論理論和拍賣理論。
　　(2)建立了基于圖著色理論的最小時(shí)間開銷頻譜分配算法?，F(xiàn)有對認(rèn)知無線電頻譜分配

3、的研究中，都是假設(shè)在已經(jīng)滿足頻段和安全距離的前提下進(jìn)行的，不需要對認(rèn)知用戶進(jìn)行距離的判斷和頻段的篩選。而本文在算法中加入了頻段和安全距離的判斷，進(jìn)一步完善了認(rèn)知無線電頻譜分配的過程。通過給每一認(rèn)知用戶授予編號，且編號固定，在更新認(rèn)知用戶的可用矩陣時(shí)，根據(jù)編號選取可用認(rèn)知用戶即可，而不必對不需要的用戶進(jìn)行刪除，節(jié)約了算法的時(shí)間開銷。
　　(3)建立了基于圖著色理論的改進(jìn)最大效益頻譜分配算法。對比算法MUAA中采用了先分配信道再分配用

4、戶的方法。而本文在頻譜分配的過程中同時(shí)分配用戶和信道這兩個(gè)參數(shù)。在無干擾頻譜分配矩陣中搜索效益最大的認(rèn)知用戶優(yōu)先進(jìn)行頻譜分配，然后對該信道中可能對該認(rèn)知用戶產(chǎn)生干擾的用戶進(jìn)行處理，使得信道能自然避開這些與已接入的認(rèn)知用戶產(chǎn)生干擾的其他認(rèn)知用戶，然后搜索次大效益的認(rèn)知用戶，將其所在信道分配給次大效益的認(rèn)知用戶。該算法保證了每次分配都可以使系統(tǒng)效益最大化。
　　通過仿真分析驗(yàn)證，基于圖著色理論的最小時(shí)間開銷頻譜分配算法大幅度降低了頻譜