论文部分内容阅读
新兴的无线通信技术迅速发展,频谱资源非常珍贵,但是限于现行的频谱管理办法,可用的频谱利用率却不高。认知无线电是为提高授权频谱资源利用率产生的技术。动态频谱分配是认知无线电的一项关键技术,本文主要从认知用户可以获得的带宽效益、信道利用率、认知用户QoS和认知用户传输数据可靠性几个方面提出了关于动态频谱分配的算法。本文先提出了一种基于Kuhn-Munkres保证认知用户QoS的动态频谱分配算法,目标是提高认知用户可以获得的带宽效益和信道的利用率,同时保证认知用户的QoS,即缩短认知用户等待分配信道的时间。首先对认知用户和信道划分优先权,再规定不同优先权的认知用户只能使用特定优先权的信道,最后利用图论中的Kuhn-Munkres算法完成分配。该算法的特点是将认知用户和信道两个方面结合考虑,通过相关规定缩短认知用户占用信道的时间,以信道的利用率和认知用户可以获得的带宽效益为优化条件,并采用Kuhn-Munkres算法获得两者之间的折中。实验仿真表明,本算法认知用户可以获得的带宽效益接近于贪婪算法,在认知用户数与信道数相等的前提下,信道的利用率接近1,同时明显缩短了申请发送数据的认知用户等待分配信道的时间。在实际的认知用户使用信道发送数据的过程中,主用户可能会突然切入使用授权信道,因为主用户对授权信道拥有优先权,对授权信道的使用具有随机性,认知用户在传输数据的过程中有随时被中断的可能,认知用户的权益无法保证。在基于Kuhn-Munkres算法保证认知用户QoS的动态频谱分配算法中没有考虑到这种情况,所以本文又提出一种保证认知用户使用空闲信道传输可靠性的动态频谱分配算法。首先统计出每一条授权信道的空闲时长和空闲概率,并预计出每一个认知用户发送数据拟占用信道的时间；然后进行比较：当认知用户的拟占用信道时间小于等于授权信道的最小空闲时长时,采用Kuhn-Munkres算法将这部分空闲的授权信道分配给认知用户；当认知用户拟占用信道的时间大于所有的授权信道的最小空闲时长或者认知用户在使用信道传输数据过程中突然被主用户中断,则重新为认知用户分配信道。新分配的信道基于平均空闲时长、空闲概率和带给认知用户的带宽效益三个因素。本算法是在提高认知用户传输数据可靠性的基础上,尽可能增大认知用户可以获得的带宽效益。