文档介绍：南京邮电大学
硕士学位论文
认知无线电系统中动态频谱分配算法的研究
姓名:蔡莉莉
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:朱琦
20090301
摘要于无线通信的频谱资源变得日益紧张,成为制约无线通信发展的新瓶颈。认知无线电通过随着无线电通信需求的不断增长,对无线频谱资源的需求也相应增长,从而导致适用对授权频谱进行“二次利用”的方式,可以有效解决频谱资源缺乏的问题,成为近年来无线通信领域的一个研究热点。频谱分配算法决定了无线设备的频谱使用情况,对认知无线网络的性能起着决定作用。针对认知无线网络频谱资源的时间、空间变化特性,防止对授权用户产生干扰,需要为其设计专门的频谱分配方式。本文着重研究了认知无线电系统中频谱分配算法。论文首先介绍了认知无线电的基本概念及体系结构,研究了频谱分配的原则,频谱分配的关键技术及其制约因素,给出了频谱分配常用的理论模型。接着在中心控制方式场景下,研究了预留信道算法,介绍了马尔可夫模型以及据此模型推出的主次用户呼损率公式。针对预留信道算法次用户呼损率较高以及频谱利用率不高的问题,提出了改进的预留信道算法并进行仿真。仿真结果表明,与原有的预留信道算法相比,改进的预留算法降低了次用户的呼损率,提高了信道利用率。此外,还研究了多个蜂窝小区间的信道分配算法,将借用信道算法引入认知无线电系统,给出了分配原则以及具体的算法,并进行仿真,仿真结果表明,与固定信道分配算法比较,主次用户的阻塞率大大降低。最后,对图论着色模型进行了研究,包括贪婪算法,分布式公平算法,算法等,分析发现这些算法都是优先考虑信道连接度或频段度之一,导致了节点分配信道的不均。论文将连接度和频段度综合考虑,提出了反馈算法,并与现有算法仿真比较,仿真结果表明反馈算法在信道利用率和公平性方面性能均有所提高。关键词:认知无线电,频谱分配,预留信道,借用信道,图形着色摘要南京邮电大学硕士研究生学位论文
,....”,琸甀,甌琣.,.甌:,琤
:凌啤:。牟研究生签名:慈煎麴:盔南京邮电大学学位论文原创性南京邮电大学学位论文使用授权声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权南京邮电大学研究生部办理。导师签名:日期:
第一章绪论研究背景随着无线通信技术的飞速发展,频谱资源变得越来越紧张,大量授权无线频谱却被闲置或者利用率极低。尤其是随着无线局域网技术、无线个人域网络技术的发展,越来越多的人通过这些技术以无线的方式接入互联网。这些网络技术大多使用非授权的频段作。由于、无线通信业务的迅猛发展,这些网络所工作的非授权频段已经渐趋饱和。而另外一些通信业务绲缡庸悴ヒ滴竦需要通信网络提供一定的保护,使他们免受其他通信业务的干扰。为了提供良好的保护,频率管理部门专门分配了特定的授权频段怨┨囟ㄍㄐ乓滴袷褂谩S胧谌ㄆ刀蜗啾龋鞘谌ㄆ刀蔚钠灯资源要少很多蟛糠值钠灯鬃试淳挥美醋鍪谌ㄆ刀问褂。而相当数量的授权频谱资源的利用率却非常低。于是就出现了这样的事实:某些部分的频谱资源相对较少但其上承载的业务量很大,而另外一些已授权的频谱资源利用率却很低【俊翭发布了频谱政策特别工作组递交的报告以数据证明了这则被过度使用。分配频段的利用在时空上变化范围从%ィ邢薜目捎闷灯缀臀扌У利用使得机会地利用当前存在的无线频谱资源这种新的通信范例成为必要。造成频谱资源紧缺的主要原因【俊笆窍钟械钠灯坠芾矸绞胶推灯追峙洳呗浴O钟械钠谱管理机构主要采用固定分配频谱的方式将无线频谱分配给不同的无线通信系统,就是将整个无线频谱划分成各种固定带宽的大小不同的频段,同时为了避免各类有害干扰,保障各个无线接入网能够正常运行,各频谱分配算法研究频段之间预留足够的保护带宽,将各个频谱块分配给己授权的无线接入网。在固定分配方式下,即使授权用户在某一时间、地点没有使用其授权频谱,其他非授权用户也不能使用该频段,从而导致频谱资源在时间和空间上的浪费,频谱利用率低下,不适应无线通信的高速发展。针对这种不合理的频谱使用方式,文献提出了建立频谱二级市场,对己授权频谱进行“二次利用”,以