文档介绍：杭州电子科技大学
硕士学位论文
认知无线电网络频谱分配及共享算法研究
姓名:赵琪
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:章坚武
20100301
杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
在各种新兴无线通信技术被广泛应用的现代信息社会,无线频谱资源的匮乏问题作为制
约无线通信领域进一步发展的主要因素之一,正逐渐引起人们的关注。除了被各种无线通信
标准占用以外,缺乏有效的频谱管理和分配机制导致频谱利用率较低是无线频谱消耗殆尽的
另一个重要原因。在这种背景下,认知无线电技术作为一种高效利用频谱资源的新技术,成
为当前无线通信研究领域的热点。
本文的主要研究内容是认知无线电的频谱分配和共享技术。首先对认知无线电技术做了
简要介绍,包括其技术特点,国内外研究现状等,并详细介绍了认知无线电的系统架构、动
态信道分配策略及各种频谱分配模型。在对采用图着色理论模型的频谱分配算法进行深入研
究的基础上,本文提出一种改进的图着色频谱分配算法,通过动态更新干扰矩阵,增加了同
时共享同一子信道的认知用户数目,且不引起对授权用户以及相邻认知用户的干扰。此外,
本文还以最大化认知网络吞吐量为优化目标提出了相应的算法,综合考虑认知用户传输吞吐
量以及子信道数据传速率,同时进一步避免了对授权用户的干扰。仿真证明,改进算法较同
类算法在频谱效用和分配开销方面的性能有明显的提高;吞吐量优化算法的网络平均吞吐量
和子信道速率均高于同类算法。
将认知无线电的动态信道分配思想应用于多跳自组织的无线传感器网络(WSN),可充
分利用空闲频谱,减少数据碰撞,满足 WSN 对多媒体应用的新需求。本文在具体分析了 WSN
特点之后针对这一新的理念提出了低能耗的 WSN 动态频谱分配方案,给出了适用于动态频
谱分配 WSN 的网络架构,以及相应的低能耗动态频谱资源分配算法。该算法以较小的能耗
为代价实现了 WSN 大量数据的实时传输,其信道分配准则可满足节点的 QoS 需求,同时通
过设置节点的传输功率区间来避免干扰,对最大传输跳数的限制减少了无谓的网络开销。通
过 Matlab 仿真证明,该算法在能耗较小的前提下有较低的频谱切换概率,从而保证了令人满
意的传输成功率。

关键词:认知无线电,图着色理论,动态频谱分配,QoS,吞吐量,频谱切换

I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
In modern information society, a variety of emerging munication technology is widely
used. As a result, radio spectrum resources shortage es one of the main factors which
constraints further development of munications and is causing more concern from
people. Except that the radio resource is occupied by munication standards, another
important reason for the wireless spectrum to be consumed is the lack of efficient spectrum
management and allocation schemes. In this background, cognitive radio is considered as a new
technology which can use the spectrum efficiently and is ing the hot spot in the research field
of munication.
This paper mainly focuses on the spectrum allocation and sharing technologies of cognitive
radio. First, a brief introduction of cognitive radio technology is given, including its technical
characteristics and research status both at home and abroad, etc. The details of cogniti