一种基于历史信息的感知无线电动态频谱分配算法

在无线频谱资源分配过程中,历史分配信息通常包含大量有用信息,可为下一阶段的资源分配提供参考借鉴,从而改善资源分配算法的性能.简要介绍了基于图论冲突图理论的网络模型,分析了在感知无线电频谱资源分配算法中引入历史分配信息对算法的影响,构造了代表比例公平性的频谱资源分配算法.仿真结果表明,采用历史信息的算法与原算法相比在系统总带宽、公平性方面都有明显改善,并拥有较好的收敛性.     

基于历史信息的局部最大权独立集感知无线电频谱分配算法

本文提出一种新的基于历史信息的局部最大权独立集频谱分配算法,有效地兼顾了总带宽与公平性.相对于传统的不利用历史信息算法,本文算法利用前次分配结果,在再次分配时以少量的频谱变动达到新的分配结果;进一步,利用图论的加权最大独立集原理,使得一次分配可以分配多个次级用户,所以算法有效减少了分配总次数,更能适应时变的感知无线电环境;由于算法只是分配前次分配结果改变的部分,更能有效减少算法的分配时间与算法的计算量,这样,当主用户要再次接入频谱时,次级用户可以快速地为主用户腾出可用信道,并有更多的时间用于传输数据.仿真结果分析验证了该算法的性能.     

基于用户需求和历史信息的动态频谱分配算法

针对认知无线电系统中动态频谱分配算法开展研究,以干扰图模型为基础,提出一种改进的基于业务需求和历史信息的动态频谱分配算法。为利于快速收敛,算法采用最大独立集为分配起点,允许将信道同时分配给多个用户,联合功率控制机制最小化认知用户间的干扰,引入信道优先级和用户优先级表征历史信息和业务需求,优先分配高质量的信道给高优先级用户集以保证公平性。最后通过仿真分析进行了算法的有效性验证。     

高公平性的OFDMA自适应资源分配方案

针对基于速率自适应准则的正交频分多址自适应资源分配中系统容量和用户公平性的不兼容性问题,提出一种高公平性的自适应资源分配方案.该方案通过基于高公平性的子载波分配算法和基于模拟退火的人工蜂群算法的功率分配实现.在子载波分配算法中,通过引入比例因子a,将子载波分为两部分,首先选取a N个子载波分配给速率比例低的用户,以保证用户间的高公平性;然后将剩余子载波分配给信道增益最高的用户,且每个用户最多只能分配一个子载波,以提高系统容量.在功率分配中,利用基于模拟退火的改进人工蜂群算法实现在所有用户之间的功率寻优,以此获得更大的系统容量.仿真结果表明:所提出的方案不仅保证了用户之间的高公平性,而且有效增加了系统容量,证明了该算法的有效性.     

正交频分多址系统中最低速率限制下的自适应载波分配

针对用户有最低传输速率要求的正交频分多址系统中,传统资源分配算法频谱利用率低的问题,提出了一种自适应载波分配算法.该算法根据用户最低传输速率的要求、信道状态和当前载波分配状况,确定子载波分配给用户的效用,进而将子载波分配给可以带来最大效用的用户.该算法综合考虑了效率和公平性,从而显著改善了系统性能.仿真结果表明,当用户数不超过系统负载时,与效率和公平分开考虑的算法相比,所提出的算法频谱效率可提高10%,系统负载在同样中断概率下可提高60%.     

基于公平性原则的简化自适应资源分配算法

提出了一种简化的自适应资源分配算法,此算法在保证用户公平性的前提下,使OFDMA系统的吞吐量最大化,且具有较低的计算复杂度.算法将整个分配过程分解为2步：基于公平性原则对子载波进行分配;计算各用户所需的总功率,并以注水算法对功率进行分配.仿真结果表明,相比于固定分配方式,笔者提出的自适应资源分配算法可以明显提高OFDM系统的频谱效率.     

基于OFDM技术的多用户子载波分配算法

为了提高无线网络频谱利用率,有效地利用系统现有资源,该文在保证用户公平性的前提下提出了一种新的基于余量最大化准则的自适应子载波分配算法。该算法采用分步降解法,将子载波和比特分配分为3部分。第一部分,为每个用户分配一个信道增益最好的子载波,以此确保该用户拥有基本的传输能力;第二部分,根据用户的传输速率比例约束分配剩余子载波;第三部分,根据子载波的分配结果进行比特分配。该算法运算复杂度低,功率消耗少。仿真结果表明该算法优于现有的BABS+ACG资源分配算法。     

认知无线电中基于频谱聚合的需求改进型频谱分配算法

在认知无线电中,合理的频谱分配算法是提高频谱利用率的关键。针对现有频谱分配算法对不连续频谱的利用率较低的问题,提出一种基于频谱聚合的需求改进型频谱分配算法。该算法建立在图论着色模型的基础上,综合考虑了认知用户可用频谱的多样性、不连续频谱的可聚合性以及频谱聚合的最大范围限制等因素,并联合频谱聚合技术与用户的当前需求信息进行设计。算法提出了3种不同的标注准则,通过仿真对比了不同准则下的系统效益。结果证明,所提算法在频谱紧张、用户需求较大的认知环境下,不仅有较好的系统分配率和吞吐量,也能兼顾到认知用户间的公平性。     

认知无线电中自适应切换频谱分配准则的算法

在认知无线网络空闲频谱分配的过程中,为了适应认知用户数和空闲频带数的动态变化,提高系统整体性能（主要指系统总带宽收益和认知用户接入公平性）,构造了最大化系统性能的目标函数,设计了在协作最大总带宽收益CMSB（collaborative max sum bandwidth）和协作最大比例公平性CMPF（collaborativemax proportional fair）2种频谱分配准则之间自适应切换的算法,并给出了其具体实施步骤。采用系统总带宽收益和认知用户接入公平性2种性能评估指标,分析了该算法的性能。仿真结果表明,自适应算法可以在保证系统总带宽收益的同时获得更好的公平性,可以提高系统的整体性能。     

基于用户公平性的抗干扰频谱接入方法

针对共存式频谱接入方法中存在干扰的问题和多认知用户无线通信系统中认知用户之间的系统资源分配不公平的现象,提出了一种基于用户公平性的抗干扰频谱接入方法.在该方法中,如果认知用户能够帮助授权用户达到目标速率,就能够获得机会接入授权用户的频谱,认知系统根据认知用户的信道条件和吞吐量选择出一个认知用户接入授权用户的频谱.认知用户接入授权用户的频谱后,利用一部分带宽转发授权用户的信息帮助其达到目标速率,然后利用剩余的带宽发送自己的信息.由于认知用户使用不同的带宽分别发送授权用户和自己的信息,所以授权用户和认知用户之间不会产生干扰.研究了认知用户如何进行带宽分配,使得在保证授权用户达到目标速率的条件下,最大化认知用户的速率,以及如何进行认知用户选择,保证认知用户频谱接入的公平性仿真结果验证了该频谱接入方法的有效性和公平性.     

认知无线电的频谱分配算法

认知无线电的频谱分配问题存在瓶颈用户,针对该问题,分析了并行频谱分配算法和CSGC(color-sensitive graph coloring)算法,提出在CMMB(collaborative-max-min-bandwidth)准则下,用并行分配算法来解决瓶颈用户问题,并对系统时间开销和频谱利用率等性能指标进行了仿真分析.结果表明,并行分配算法和CSGC算法的频谱利用情况大致相当,但并行算法的系统时间开销却明显减少,更有利于满足认知无线电中频谱快速分配的要求.     

认知无线电中基于极大独立集的频谱分配算法

针对认知无线电系统的特点和要求,建立图论着色扩展模型,提出一种基于极大独立集的频谱分配算法.在不考虑频谱效益差异性的情况下,该算法能够有效兼顾频谱分配的利用率和公平性,并能够减小分配的收敛时间,更加适合认知无线电动态频谱分配的实际要求.对于算法的频谱利用率和公平性能,该算法与列表着色贪婪算法和列表着色公平算法进行比较,仿真结果分析验证了该算法的性能.     

认知无线电网络中基于需求拍卖竞价的频谱分配算法

在认知无线电网络中,为了实现对频谱资源更加高效合理的分配,对原有基于拍卖模型的分配算法进行改进。引入供求理论加入需求因子和补贴函数,提出了一种基于需求拍卖竞价的认知无线电频谱分配算法。根据拍卖模型及动态频谱分配的特点,使用基于需求的系统总体效用最优的分配准则。在估价时考虑到了认知用户对频谱需求情况的不同,优先分配需求急迫的认知用户并对无线环境较差的用户进行竞价补贴以确保相对公平。通过仿真验证结果表明,本算法较之前提出算法在系统效用方面基本相当,公平性得到了明显提高,复杂度也得到了降低,提升了系统的整体效能。     

认知无线电下航空通信频谱信道分配方法

在现代航空通信,尤其是以机场周边、战争区域等通信信道使用频繁并且各种有源或者无源干扰较大的通信环境下,传统的通信信道分配方法很难满足高速率大容量通信的需求。针对这种情况,提出了一种基于认知无线电的动态航空通信频谱信道分配方法。该方法利用通信延时,信噪比门限值和频谱分配效应等级来构建一种以通信质量为标准的反馈频谱分配模型,并利用该模型动态修正基于功率的信道分配方法。仿真从信号接入率和分配函数收敛速度两方面分析了所提出的方法、图色理论频谱信道分配方法和博弈论频谱信道分配方法的性能,结果表明,所提出的方法具有更高的信号接入率和更快的收敛速度。     

基于跨层优化的认知无线电频谱资源管理研究

考虑到认知无线电网络可用信道在工作频率、带宽、传输范围和干扰范围等不同方面所具有的特异性,基于跨层的优化框架被提出并应用在认知无线电的调度、频谱分配和其路由算法.该算法能够借助已知的信道特性构造出频谱调度矩阵,而且可以将混合型NP-hard线性规划问题简化,同时算法中的遍历算法可以显著降低构建调度矩阵的计算复杂度(从原来的O(2M)降低到O(M2)).仿真结果显示了该算法能够显著提高认知无线电网络的性能.     

基于Kuhn-Munkres算法保证认知用户QoS的动态频谱分配

本算法采用图论方法解决认知无线网络动态频谱分配(DSA)问题.首先,根据认知用户的服务质量(QoS)以及空闲信道的状态,分别为认知用户和信道划分优先权.然后,提出一种新的计算方式预计认知用户使用信道可获得的带宽效益.最后,将划分优先权后的认知用户、信道建立二分图,将带宽效益作为图的权重.在兼顾考虑认知用户的带宽效益和频谱利用率的前提下,使用Kuhn-Munkres算法将信道分配给认知用户.实验仿真结果表明,本算法可以同时优化带宽效益和频谱利用率,在认知用户等待分配信道时间方面也能取得较好服务质量要求.     

一种优化的认知无线电网络资源协同分配算法

在目前的认知无线电研究中,多用户OFDMA系统中如何实现子载波和功率的合理分配是研究的重点之一.针对认知无线电资源分配过程中出现的多认知用户资源分配不公平的问题,研究了认知无线电网络中授权用户占用子载带时,认知用户的吞吐量受限制的问题,提出了一种基于underlay频谱共享模式下的OFDMA认知无线电网络功率与子载带协同分配优化算法.该算法利用干扰门限的设置,使用原始感知信息(RSI)和信道状态信息(CSI)进行功率与子载波分配,然后分别进行功率控制和用户选择的计算,找到最优化传输功率与每个子载带最优使用用户,在保证授权用户免受有害干扰的前提下,使授权用户存在时,也可共享频谱传输,确保了系统的稳定性,提高了网络吞吐量.理论分析与仿真结果表明,相比传统的功率与子载波联合分配算法,该算法可以提高系统的平均加权吞吐量.     

基于频谱差异的动态频谱分配博弈算法

基于博弈论的认知无线电动态频谱分配,是目前认知无线电领域研究的热点之一。考虑到频谱差异性,采用古诺博弈(Cournot game)模型,在原有的定价函数中加入频谱相似度矩阵,提出了新的效用函数,使得更接近于实际网络环境。性能分析表明,考虑了频谱差异性的分配算法较原来算法更具多样性,适合实际网络分配。