认知无线电系统的频谱分配算法研究与优化

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1、硕士学位论文题目:认知无线电系统的频谱分配算法研究与优化研究生吴轩专业通信与信息系统指导教师孙文胜副教授完成日期2015年12月杭州电子科技大学硕士学位论文认知无线电系统的频谱分配算法研究与优化研究生：吴轩指导教师：孙文胜副教授2015年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchandOptimizationofSpectrumAllocationinCognitiveRadioSystemCandidate:WuXuanSupervisor:Associateprofessor

2、SunWenshengDecember，2015杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本章的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中＾＾＾＞明确方式标明。一。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任；论文作者签名：复曰期州４年多月曰季今叫学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定；研巧生在校攻读，即学位期间论文工作的知

3、识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，ｊ、允许查阅和借阅论文，可ｙ＊允许采用影印缩印或其；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）〇？ｌ日论文作者签名：餐日期：Ｚｔ年曼月卖气＾：日期；年月日指导教师签名而ＩＨ杭州电子科技大学硕士学位论文摘要伴随着无线通信产业的迅速崛起以及各类新业务的不断涌现，网络运行环境更为复杂多变，无线频谱资源匮乏的现象也愈加明显。针对上述情形，能够合理有效解决频谱相对稀缺问题的认知无线电的概念应运而生。

4、人们希望利用认知无线电技术有效地提升无线频谱资源利用率，实现频谱的灵活分配。认知无线电系统中的频谱分配方案主要在各个授权用户与认知用户之间实施。在确保授权用户不会受到不可忍受干扰的条件下，认知用户可对授权频谱进行择机利用，这种方式可使整个系统中的频谱空洞最大程度地减少，从而使频谱资源的利用率得到有效提升。论文主要研究频谱分配算法的优化及应用问题。本文首先对认知无线电的背景知识及相关概念予以阐述，然后较为细致地论述了包括频谱共享、频谱管理及频谱分配在内的认知无线电的几种关键技术，并重点对频谱分配中几类经典的分配模型进行分析说明。接着，详细论述了本文的主要研究内容：一是采用新式衔接策略将遗传算法

5、与蚁群算法以优势互补形式进行融合，产生具备二者优点的遗传蚁群优化算法(GACO)。二是在继承基本萤火虫优化算法(GSO)较强收敛能力的基础上，提出了二进制自适应步长萤火虫优化算法(BAGSO)。GACO算法中的遗传算法与蚁群算法两部分都经过了优化改进。遗传算法中的染色体可同时携带认知用户与授权频谱两方面的信息，其运行结果可由衔接策略过渡为蚁群算法所需信息素初始分布。而蚁群算法则可在二部图框架下快速收敛以得到最优解。仿真实验表明：该算法相较于颜色敏感图着色算法(CSGC)能更好地在频谱分配中提升网络的整体满意度。BAGSO算法将萤火虫的位置坐标进行了二进制编码，以此增强算法的全局探索性及稳定性

6、。通过多峰函数极值的求解实验，证明了BAGSO算法的寻优能力优于GSO算法和自适应步长萤火虫优化算法(AGSO)。在将BAGSO算法应用于频谱分配时，每只萤火虫都代表了一种分配方案，其位置的变化映射了分配方案的调整。仿真实验表明：基于BAGSO算法的频谱分配在网络总效益、公平性等方面的性能要明显优于基于CSGC算法的频谱分配。关键词：认知无线电，频谱分配，遗传算法，蚁群算法，二进制，萤火虫算法I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapidriseofthewirelesscommunicationindustryandtheemergenceofvariousnewb

7、usiness,thenetworkoperatingenvironmentismorecomplexandchangeable,andthephenomenonoftheshortageofradiospectrumresourceisbecomingmoreandmoreobvious.Inviewoftheabovesituation,theconceptofcognitiveradiocanberea