感知无线电的动态频谱分配算法研究

摘要

随着无线通信技术的发展，频谱资源变得越来越拥挤，留给新的通信系统和技术的频谱资源越来越少甚至没有频谱可分配。但是，那些已分配授权频谱资源的利用率仅仅只在15％～85％之间，并且在很多时候使用效率低下。感知无线电技术就是为了解决上述问题而产生的，动态频谱分配是感知无线电系统(CR)的关键技术，其研究具有重要的理论与应用价值。
　　 针对感知无线电信道的动态特性，本文对感知无线电频谱占有模型进行了研究，利用马尔可夫模型对频谱占用情况以及信道状态变化情况进行概率统计估计，基于估计结果，进行实时预测频谱占用情况和实现信道容量估计，并给出了一个容量估计公式。仿真结果显示本文方法的信道状态预测及容量估计准确性很高，为基于服务质量(QoS)的感知无线电动态选频提供很好参考依据。
　　 现有动态频谱分配方法主要着眼于频谱分配的无冲突性、以及频谱利用率最大化等方面，没有充分考虑动态频谱的统计信息、用户不同业务需要不同带宽以及实时性-非实时需要等问题。因此本文提出了一种基于统计信息与多队列的CR动态频谱分配，并将一般独占分配方法与频谱池共享方法进行比较。仿真结果表明，在集中控制的情况下，频谱池共享能保证较好的分配公平性、频谱切换性和提供较高的系统吞吐性。