13认知无线电网络中频谱分配算法的研究

北京邮电大学硕士学位论文认知无线电网络中频谱分配算法的研究姓名：郭义武申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：冯春燕20080305认知无线电网络中频谱分配算法的研究作者：郭义武学位授予单位：北京邮电大学相似文献(10条)1.期刊论文冯春燕.郭义武.薛钰.郭彩丽.FENGChun-yan.GUOYi-wu.XUEYu.GUOCai-li授权链路保护的频谱分配算法-电子科技大学学报2008,37(6)研究了在保护授权链路的前提下认知无线电网络(CRN)的频谱优化分配问题.基于博弈论提出了一种新型的频谱分配模型,设计了一种保护授权链路的快速收敛的频谱分配算法(FCAPLL).仿真分析证明,FCAPLL算法能在保护授权链路的前提下对认知无线电(CR)链路进行最优化频谱分配,有较快的收敛速度;同时仿真给出了网络性能参数与比例因子的关系,为FCAPLL应用于不同性能要求的CRN提供了依据.2.学位论文薛钰认知无线电网络中的频谱分配技术研究2008无线频谱的紧缺是限制无线通信和业务应用持续发展的瓶颈，认知无线电通过对授权频谱进行“二次利用”的方式，为缓解频谱资源缺乏与日益增长的无线接入需求之间的矛盾提供了一个可行的思路。这种新的无线接入技术通过对无线环境的认知，搜索可用的无线资源，进行动态的频谱分配，从而提高通信系统的容量和频谱利用率，现已成为无线通信领域的研究热点。认知频谱分配作为认知无线电的关键技术，能够针对无线环境，有效利用网络资源，提高系统容量，对改善认知无线电系统的性能起决定性作用。本文主要分析了课题的研究背景，并针对认知无线电系统的频谱分配模型和算法进行了全面深入的研究。首先简要介绍了认知无线电系统的基本概念和关键技术，并简要分析了认知无线电网络中频谱分配技术的两种分配类型，在接下来的第三和第四章节中详细论述了本论文完成的工作，主要就认知无线电的频谱分配算法和需要进行频谱分配用户的分簇机制进行了深入的研究。在第三章中首先对基于图着色理论模型进行了分析和研究，在此基础上对现有的几种经典分配算法进行了总结分析。针对其中三种基本算法，通过增加信道权值，提出了三种改进型频谱分配算法，最后对算法的吞吐量，公平性及复杂度等方面性能进行了仿真比较分析，并对其实际的适用性进行了总结。在第四章中研究了分布式认知无线电网络的分簇机制，在深入研究了当前认知无线电网络特点及其用户组网特点的基础上，针对移动用户可用信道差异下的资源分配受限问题，引入可用信道相似性的概念，提出了基于相似性的自适应频谱分簇算法，分析与仿真结果表明，本算法提高了系统的链路平均可用信道数，降低了单位时间内的簇首更新次数，相比传统的分簇算法，提高了系统的稳定性，节省了开销，能够提高频谱的利用效率。3.学位论文刘琦认知无线电网络中自适应带宽分配机制的研究2009认知无线电CR（CognitiveRadio）作为一种革命性智能频谱共享技术，近两年受到了人们的广泛关注。应用这项技术的认知用户能自动感知所处的频谱环境，实现对已分配给授权用户但未被占用频谱空穴的接入，从而可显著提高频谱的使用率。然而目前认知无线电网络CRN（CognitiveRadioNetworks）的频谱分配算法中CR用户都是静态地占用固定带宽，若能使CR用户动态地调整占用带宽，则可以进一步提高频谱的使用率。本文主要研究认知无线电网络频谱分配技术中的自适应带宽分配机制。本文首先分析了课题的研究背景，简要地说明了认知无线电的定义、功能和标准化进展，较细致地阐述了认知无线电的频谱分配技术的分配模型和算法；其次在第三和第四章节中详细论述了本文完成的主要工作，主要就认知无线电网络频谱分配技术中自适应带宽分配机制及其仿真设计方案进行了深入的研究。在第三章中针对CR用户静态占用带宽的问题研究了认知无线电网络中自适应带宽分配机制。文中基于排队论提出基于强制中断机制的自适应带宽分配机制（ABFTM）和基于切换请求排队机制的自适应带宽分配机制（ABHQM）。理论分析及仿真结果表明，自适应带宽分配机制可有效地提高系统的带宽利用率。在第四章以ABFTM为例，给出一种采用可变仿真步长的事件调度法对自适应带宽分配机制进行仿真的方案。仿真结果及误差分析证明利用事件调度法对自适应带宽分配机制进行仿真是可行的。4.期刊论文吴非.陈劼.廖楚林.李少谦.WUFei.CHENJie.LIAOChu-lin.LIShao-qian认知无线电网络中基于需求的多小区频谱分配算法-计算机应用2008,28(1)提出一种认知无线电网络中基于需求的多小区频谱分配算法.使用图论着色模型,结合频谱质量分级概念,根据小区内需求情况,该算法将网络中周期检测到的可用频谱分配给各个认知小区,最大化满足需求的同时,为业务提供服务质量保障.仿真结果表明:与原有算法相比,该算法能更好地满足网络需求.5.会议论文郭义武基于着色原理的认知无线电频谱分配算法2007研究了认知无线电网络CRN(CognitiveRadioNetwork)中空闲频谱的合理优化分配问题。基于图着色原理给出了一种认知无线电的频谱分配模型,针对实际网络中信道存在吞吐量权值的情况,提出了加权分布式贪婪算法WDGA,加权分布式公平算法WDFA,加权分布式随机算法WDRA。经仿真验证,加权分布式贪婪算法WDGA,加权分布式公平算法WDFA和加权分布式随机算法WDRA分别获得了较高的吞吐量,公平性和复杂度性能。6.学位论文黄炜尧认知无线电中的频谱切换研究2009认知无线电(CognitiveRadio，CR)技术即将成为解决现有频谱资源短缺问题的关键技术之一。认知无线电技术突破传统的频谱分配机制，从崭新的角度来使用频谱资源，从而达到提高频谱利用率的目的。认知无线电技术已经成为当前无线通信领域内的研究热点，涉及到的各方面的关键技术均需要深入的研究，其中采用认知无线电技术的频谱切换将是需要研究的关键技术之一。在认知无线电网络中，为了处理频谱移动性需要引入一种新型的切换，称之为频谱切换，用于使其通信时在不同的频段上进行转换。本论文将针对认知无线电环境中的频谱切换算法和协议进行较为深入的研究。通过对认知无线电环境的分析和总结，提出了能够反映认知无线电网络特点和适合于在认知无线电环境下工作的切换算法和协议，并对相应的性能进行了仿真验证。论文首先简要地介绍了认知无线电的研究背景，随后对认知无线电网络中频谱切换的研究背景做了简要的介绍，并给出了本论文的主要贡献和内容安排。之后讨论了下一代网络中切换管理的热点，并结合认知网络在下一代切换管理技术的基础上提出了频谱切换的定义、分类以及通用的流程，然后总结了目前在认知网络中现有的频谱切换的关键技术。针对分析得到的由于频谱动态性引起的频谱切换过于频繁、主用户使用高峰期认知用户掉话率高这两个问题，并结合认知环境的特点，本论文提出了相应的频谱切换算法和协议。在第三章中，提出了基于蚁群任务分配模型的频谱分配算法，目的是最小化认知用户的切换概率，仿真中利用ON-OFF模型对主用户的信道利用情况进行建模并得出此算法能在多种主用户业务的仿真环境中大幅度降低认知用户切换概率的分析结果。在第四章中，针对主用户使用高峰期认知用户掉话率高的问题设计了一种针对分级频谱共享网络的切换挽救协议，理论分析和仿真结果都表明此协议能大大降低认知用户的掉话率。7.会议论文沈嘉.王军.李少谦认知无线电网络基于配对算法的频谱分配策略2008本文提出一种认知无线电网络中基于稳定婚姻配对问题的频谱分配算法。基于干扰温度模型，结合频谱和认知用户相互间的偏好优先级排序准则，使用配对算法，将网络中周期检测到的可用频谱分配给各认知用户，从而有效地提高频谱效率。仿真结果表明，该算法具备低运算复杂度和快速收敛的特点，且在一定程度上提高了网络系统的满意度。8.期刊论文李娟.明德廷.李超.LIJuan.MINGDe-ting.LIChao混合式动态频谱接入协议的研究-计算机工程与设计2010,31(3)为了避免认知用户对主要用户的干扰,实现了频谱移动性的要求,提出了一种AdHoc认知无线电网络下的动态频谱接入协议.先使用分布式频谱侦测技术,建立基于AdHoc认知无线电的网络模型.认知用户利用马尔科夫模型预测可用频段,从而在每个时隙选择预测的可用频段进行侦测,降低设备技术要求,并节约能量.最后,给出了相应的认知无线电频谱接入方案和频谱分配算法,为每一条空闲频段选择合适的通信组,实现系统频谱利用的最大化.9.学位论文陈劼基于认知无线电的分级频谱共享网络关键技术研究2008认知无线电技术从研究初期较窄的概念范畴，到如今作为未来通信的十大热点技术之一，涉及网络架构和从物理层到网络层等多个层面关键技术的研究。本文从认知无线电技术特性出发，提出了基于认知无线电的分级频谱共享网络架构，并对该网络架构下的频谱管理与分配，性能优化中的跨层设计等关键技术进行了研究。本文首先在第一章中探讨了认知无线电的研究背景与研究意义，回顾和总结了认知无线电网络架构以及关键技术的研究与存在问题，从认知无线电技术特性对于认知无线电网络架构及关键技术的影响出发，指明了本文的研究动机和出发点。针对认知无线电网络中的频谱异构性以及存在的干扰，在第二章中提出了基于认知无线电技术的分级频谱共享网络架构，包括分级频谱共享思想、实现该网络架构所需的可用频谱识别、分类方法与准则，以及不同业务应用情况下如何利用不同类型频谱的通信机制。构建了该网络架构下的协议栈模型框架，明确了协议栈中与分级频谱共享特性密切相关的功能。该网络架构可以灵活方便地实现网络结构优化和满足动态频谱分配的需要，且能有效地扩展可用频谱资源。第三章提出了分级频谱共享网络中adhoc通信模式下基于博弈论的协作式频谱礼仪，通过利用认知用户之间共享有用信息，协调认知用户之间的行为，从而满足用户的通信需要。仿真表明，该频谱礼仪能快速收敛，且具有较强的抗干扰能力。根据第二章中的通信机制，第四章提出了分级频谱共享网络架构中不同类型频谱的选择准则，以及不同频谱类型对应不同情况下的频谱分配控制机制，指出根据网络情况及其相应的通信机制来确定选择分布式控制方式、集中式控制方式或者二者相结合方式。此外，提出了基于图论模型、考虑用户需求的两种频谱分配算法，一种仅考虑用户需求，另一种除考虑用户需求外，还考虑频谱分配中的公平性问题。前者能更好地满足用户需求，而后者能很好地满足用户需求和公平性。论文最后部分研究了分级频谱共享网络的跨层优化问题。提出了结合频谱特性的路由选择策略，运用最大化最小干扰余量准则，从而选择稳定性高的路由，该路由选择策略优于随机选择策略，能有效地降低对授权用户的干扰。同时，提出了链路调度与功率控制联合设计算法，主要考虑干扰受限的情况下，如何保证在最短时间内，使得有向链路的通信需求都得以满足。该算法使系统的吞吐量以及调度性能都得到明显提高。10.期刊论文陈劼.李少谦.廖楚林.CHENJie.LIShao-qian.LIAOChu-lin认知无线电网络中基于需求的频谱资源分配算法研究-计算机应用2008,28(9)认知无线电网络中,已有的分配算法未考虑用户的需求,这样会导致需求小的用户分配到更多的资源.为解决上述问题,提出基于需求以及联合比例公平两种频谱分配算法,这两种算法均将用户需求作为频谱分配时需要考虑的因素.仿真结果表明,基于需求以及联合比例公平算法比原算法更能满足各用户的需求.本文链接：下载时间：2010年7月6日