認知無線電中聯(lián)合功率控制的動態(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，有限的頻譜資源與日益增長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。認知無線電作為一種頻譜共享技術(shù)，通過對周圍無線環(huán)境的感知、學(xué)習(xí)和分析，對搜索到的可用頻譜機會式動態(tài)接入，從而實現(xiàn)對有限頻譜資源的高效利用，緩解頻譜緊缺的現(xiàn)狀。而合適的動態(tài)頻譜分配算法決定了無線頻譜的使用效率，對認知無線電網(wǎng)絡(luò)的性能起著關(guān)鍵性作用。
　　本文針對認知無線電網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)頻譜分配算法展開研究。由于在動態(tài)頻譜分配過程

2、中，存在多個認知用戶同時占用同一頻段的情況，不可避免會引入相互干擾，采用功率控制機制可以避免此問題。合理的功率控制不僅可以在擴大認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。本文擬在動態(tài)頻譜分配中聯(lián)合功率控制機制來減小同頻用戶間干擾，從而提高頻譜利用率。
　　主要研究內(nèi)容包括：
　　1）首先簡要介紹了認知無線電的背景和相關(guān)知識，然后詳細闡述了動態(tài)頻譜分配和功率控制技術(shù)，重點分析了功率控制在動態(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）針對認知無線電網(wǎng)絡(luò)的特點，在圖論理論基礎(chǔ)上，深入研究了多個用戶使用同一信道時的干擾圖模型，比較分析了基于圖論模型的多種頻譜分配算法的特點和性能。
　　3）針對頻譜分配算法所要達到系統(tǒng)性能高、收斂性能快和公平性好的目的，以隨機分布式的認知網(wǎng)絡(luò)為研究對象，提出聯(lián)合功率控制的動態(tài)頻譜分配算法。算法通過聯(lián)合功率控制機制，減少了接入相同信道的認知用戶間的綜合

4、干擾使得多個用戶可以同時使用同一信道，同時以最大獨立集為分配起點，允許同時分配信道給互不干擾的多個用戶，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)先級和信道優(yōu)先級的概念使得算法更加滿足公平性要求。仿真結(jié)果驗證了聯(lián)合功率控制的動態(tài)頻譜分配算法較無功率控制下的動態(tài)頻譜分配算法性能有所提高，并證明了改進算法在系統(tǒng)效益、公平性和收