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基于图论的认知无线电网络频谱分配算法研究

张敏  
【摘要】: 随着无线通信技术的发展,一个日益严峻的问题摆在了我们的面前,那就是频谱资源日趋缺乏。但是另一方面,无线频谱资源在空间和时间上存在着不同程度的闲置,于是人们提出了认知无线电技术。认知无线电网络中的用户能感知周围的无线环境,并能择机进入频谱,从而提高了频谱利用率和实现了频谱的灵活分配。 本文主要对认知无线电的动态频谱分配算法进行了研究。频谱的灵活应用要求认知无线电系统能够动态地分配频谱资源,包括要为主用户的出现实现退避和切换功能,因此,频谱分配是能否充分高效利用空闲频谱的关键技术。 本文首先对认知无线电作了简要的介绍,阐述了认知无线电的概念、功能以及发展状况等。然后介绍了现有频谱分配模型以及基于图论着色的频谱分配算法,并分析了现有算法的优缺点。 针对现有算法的不足,本文提出了一种基于用户需求的频谱分配改进算法以及一种基于用户等待时间的频谱分配算法。文章详细的描述了两种算法的设计过程,给出了详细的算法步骤,并对算法性能做了定性的分析。仿真结果证明基于用户需求的频谱分配改进算法大幅度的降低了未满足的需求总量,更好的满足了用户的需求;基于用户等待时间的频谱分配算法在频谱资源比较紧张的时候,并在总效用损失不大的前提下,提高了系统的公平性,用户不会陷于长时间的等待。


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