认知无线电动态频谱管理算法研究

• 作 者: 张璐苹
• 机 构: 杭州电子科技大学
• 出 处: 杭州电子科技大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 认识无线电 动态资源分配 图论 频谱移动性 多属性判决 自适应算法 动态权值

认知无线电技术可实现频谱共享和频谱资源重新分配，是解决开放频谱资源短缺与专用授权频谱利用率低下之间矛盾的有效手段。本文主要研究认知无线电的频谱分配和切换技术。首先，介绍了认知无线电的定义、特点以及关键技术，简要概述了认知无线电频谱分配和切换技术的国内外发展情况。其次，研究了基于图论的频谱分配算法。在可用频谱矩阵、干扰矩阵的约束条件下，提出了基于信道性能的频谱分配算法。把影响最优分配的信道增益、信道相对可用率等因素考虑在内，重新构造了实际效益矩阵。仿真结果表明，所提出的频谱分配算法能够在降低系统切换概率和误码率的情况下，提高系统的实际总效益。然后，研究了基于多属性的频谱切换方法。在灵活感知频谱切换的模型下，认知无线网络中次用户传输功率、信道衰落因子、信道带宽、信道可用率等因素影响目标信道选择，针对基于多属性判决的传统固定权值频谱切换算法没有充分考虑各因素的重要程度和动态变化问题，本文提出了基于动态权值调整的频谱切换策略。结合以往经验和网络环境变化动态选择权值，通过多属性简单加权算法得到效用函数值，根据降序排列结果选择切换的目标信道。仿真结果表明，基于动态权值调整的频谱切换算法能够减少次用户的切换次数，提高有效数据的传输速率。最后，研究了基于自适应权值调整的频谱切换算法。基于动态权值调整的频谱切换策略没有利用各因素的历史信息。本文将传统的自适应算法创新性地应用于频谱切换问题中，分析得出了期望效用函数值应为1，提出了利用各因素历史信息的自适应属性权值调整算法和频谱切换算法。仿真结果表明，本文提出的自适应权值调整算法是收敛的，频谱切换算法可以有效降低次用户的切换次数、切换时延，提高有效传输速率和完成率。