认知无线电系统中基于图着色论的频谱分配方案

论文摘要

目前,频谱资源稀缺已成为无线通信技术发展的瓶颈,而认知无线电技术的提出正是为了更好地利用现有频谱资源,提高资源的利用率,其中,关于频谱分配策略的研究又与认知无线电能否实现其根本目标紧密相关。本文主要研究认知无线电系统的频谱资源分配算法。文中首先简单地介绍了认知无线电的基本概念、关键技术、系统模型和现有经典频谱分配模型,然后在第三章和第四章中就基于图着色论的频谱分配模型展开了进一步的研究,提出了更能满足用户需求的频谱分配算法和针对不同动态场景的频谱分配调整方案。本文第三章介绍了图着色论频谱分配模型的原理,在研究和分析了现有的基于图着色论模型的频谱分配算法之后,针对认知用户需求未得到满足的缺点,提出用户满意度概念,并根据它设置频谱分配优先级函数,对需求满足情况较差的用户优先进行分配,得到了一种基于用户需求的图着色论频谱分配算法。仿真结果表明,算法能够增加系统信道效益,更好地满足多个用户的信道需求,提高频谱利用率。本文第四章介绍了认知无线网络的动态性,分析了引起认知无线电网络拓扑结构发生变化的各种情况,然后重点就网络拓扑细微变化的三种不同场景提出了相应的频谱分配调整方案,意在简化频谱重分配问题,为了避免整个网络资源重新分配引起较大的时间开销,我们仅对受到影响的次用户进行调整和分配。仿真结果表明,提出的方案能够降低拓扑细微变化后的频谱重分配问题的复杂度,减少调整频谱分配所需要的时间开销,使系统资源分配较快地得到调整。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 认知无线电的研究背景
• 1.2 认知无线电的概念
• 1.3 认知无线电的研究现状
• 1.4 认知无线电的应用
• 1.5 论文主要工作与结构
• 2 认知无线电系统及频谱分配模型
• 2.1 引言
• 2.2 认知无线电关键技术
• 2.2.1 频谱感知技术
• 2.2.2 频谱接入技术
• 2.2.3 频谱分配技术
• 2.2.4 频谱切换技术
• 2.2.5 功率控制技术
• 2.3 认知无线电系统模型
• 2.4 认知无线电系统中的频谱分配经典模型
• 2.4.1 基于干扰温度的分配模型
• 2.4.2 基于博弈论的分配模型
• 2.4.3 基于拍卖竞价的分配模型
• 2.4.4 基于图着色论的分配模型
• 2.5 小结
• 3 基于用户需求的图着色论频谱分配算法
• 3.1 引言
• 3.2 基于图着色论的频谱分配模型
• 3.3 基于图着色论频谱分配的现有算法
• 3.3.1 颜色敏感的图着色论（CSGC）算法
• 3.3.2 并行频谱分配算法
• 3.3.3 改进的图着色论频谱分配算法
• 3.3.4 基于需求的频谱分配算法
• 3.4 基于用户需求的图着色论频谱分配算法
• 3.4.1 算法引入
• 3.4.2 算法参数
• 3.4.3 算法设计
• 3.4.4 仿真分析
• 3.5 小结
• 4 基于图论的频谱分配调整方案
• 4.1 引言
• 4.2 算法引入
• 4.3 算法设计
• 4.3.1 动态场景分析
• 4.3.2 调整门限
• 4.3.3 可用频谱增加的频谱分配调整算法
• 4.3.4 可用频谱减少的频谱分配调整算法
• 4.3.5 次用户加入的频谱分配调整算法
• 4.4 仿真分析
• 4.5 小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目