动态频谱接入系统中信道分配技术的研究

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1、南京邮电大学硕士学位论文动态频谱接入系统中的信道分配技术研究姓名：马瑜申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：杨龙祥2011-03南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位

2、论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要随着无线通信技术的飞速发展，频率资源紧张的状况也日益突出。在传统的“条块分割”的静态频

3、谱使用政策下，频谱资源的利用具有高度的不均衡性。动态频谱接入为频谱资源短缺问题提供了一个很好的解决方案，它通过异构的无线体系架构和动态频谱管理为移动用户提供充足的带宽，在保证授权用户正常工作的情况下以随机接入授权频带的方式很好的改善频谱利用低效的问题。在动态频谱接入系统中，认知用户可以通过对无线环境的频谱感知、频谱分析及决策、频谱分配完成频谱共享，因此，频谱感知、频谱分析及决策、频谱分配技术成为动态频谱接入中最关键的技术。其中对于动态频谱分配技术，最重要的是要保证信道分配灵活性、提高系统性能、减小信令开销和复杂度。在研究当中我们针对四种典型的信道分配模型包括图着

4、色模型、干扰温度模型、博弈论模型和拍卖竞价模型进行了介绍并且对相关研究成果进行了阐述。从吞吐量和公平性两个角度来讲，现有典型的图着色信道分配算法包括基于吞吐量的GA算法和MSB算法以及基于公平性的FA和MPF算法。针对现有图着色信道分配算法存在的未考虑用户需求和信道重分配的问题，我们设计了两种分别基于GA算法和MSB算法的“按需”式动态图着色信道分配算法OD-GA和OD-MSB，并建立了相应的仿真模型对这些信道分配算法进行仿真比较。仿真结果证明这两种按需信道分配算法可以基于认知用户需求分配信道，有效提高系统频谱利用率和吞吐量；同时由于引入了信道重分配的分步机制，

5、减少了信道重分配的运算复杂度并且提高了认知系统通信的稳定性。基于AnhTuanHoang提出的MDCA算法，我们设计了一种分步功率控制和公平信道分配算法MDCFA。MDCFA算法基于干扰温度模型，在单小区的认知网络模型下，利用有效的功率控制和信道分配案最大化下行的吞吐量的同时考虑协调认知用户之间的公平性。通过仿真比较可以看出：在下行通信中，尽管改进算法在系统的吞吐量方面略微逊色于MDCA算法，但是在信道公平性也就是平均服务用户数方面有较明显提升；在上行通信中，MDCFA算法与MDCA算法的功率控制过程均要求认知用户功率迭代到门限之后停止，不再考虑信道差异性，在服

6、务用户数方面性能表现相同，都接近于最大用户数分配。关键词：动态频谱接入；信道分配；图着色；干扰温度模型；功率控制I南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要AbstractTheissueofspectrumresourcesshortageisbecomingincreasinglyseriousastherapiddevelopmentofwirelesscommunicationstechnologyintheworld.TheutilizationofspectrumresourcesishighlyunbalancedintraditionalStaticsp

7、ectrumpolicyof"fragmentation".DynamicSpectrumAccesstechnologyisagreatsolutiontotheshortageofspectrumresourcesissue,whichinvolvesheterogeneouswirelesssystemandtheDynamicSpectrumManagementpolicytoprovidesufficientbandwidthformobileuserwiththepremiseofensuringcommunicationforlicenseduse

8、rs.Thecognit