【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,頻譜資源的需求急劇增長。而目前頻譜固定的分配策略嚴(yán)重制約了無線通信和服務(wù)應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio, CR)技術(shù)能主動檢測無線通信環(huán)境,動態(tài)地接入未被授權(quán)用戶使用的空閑頻段,實(shí)現(xiàn)頻譜資源的共享,從而顯著提高通信系統(tǒng)容量和頻譜利用率。資源分配是認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù),是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電的重要環(huán)節(jié)。本文主要對認(rèn)知無線電系統(tǒng)中基于圖論模型的頻譜與功率資源聯(lián)合優(yōu)化分配算法進(jìn)行了研究,主要工作如下：(1)闡述了資源分配的研究背景和意義,總結(jié)了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,介紹了認(rèn)知無線電資源分配技術(shù)以及圖論的基本理論。(2)針對現(xiàn)有圖論模型無法實(shí)現(xiàn)頻譜與功率聯(lián)合分配及頻譜利用率較低問題,提出了基于改進(jìn)圖論模型的頻譜與功率聯(lián)合分配算法(簡稱為JSPA-IGTM算法),算法模型中充分考慮了次級用戶之間的干擾情況,量化了次級用戶之間的干擾,并用干擾閾值向量度量干擾程度,根據(jù)干擾程度分配頻譜和相應(yīng)的功率,利用粒子群優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)了JSPA-IGTM算法資源聯(lián)合分配的尋優(yōu)過程。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,JSPA-IGTM算法與基于現(xiàn)有圖論模型的資源分配算法相比,有效提高了頻譜利用率。(3)針對粒子群優(yōu)化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法實(shí)現(xiàn)頻譜與功率的聯(lián)合優(yōu)化分配容易陷入局部最優(yōu)的問題,提出了實(shí)現(xiàn)頻譜與功率優(yōu)化分配的改進(jìn)算法(簡稱為JSPA-IPH算法)。該算法結(jié)合了PSO算法與和聲搜索(Harmony Search, HS)算法的優(yōu)點(diǎn),即JSPA-IPH算法不僅具備了HS算法良好的全局尋優(yōu)能力,而且具備了PSO算法收斂速度快的特性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,JSPA-IPH算法很好地適應(yīng)于改進(jìn)的聯(lián)合資源分配圖論模型,顯著提高了系統(tǒng)吞吐量性能。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology, the demand for spectrum resources increases sharply. At present, the fixed spectrum allocation strategy seriously restricts the sustainable development of wireless communication and service applications. Cognitive radio (Cognitive Radio, CR) technology can actively detect the wireless communication environment, dynamically access the idle band used by unauthorized users, and realize the sharing of spectrum resources, thus significantly improving the capacity and spectrum efficiency of the communication system. Resource allocation is the key technology of cognitive radio and an important link to realize cognitive radio. This paper mainly studies the joint optimal allocation algorithm of spectrum and power resources based on graph theory model in cognitive radio system. The main work is as follows: (1) the research background and significance of resource allocation are described. This paper summarizes the research status at home and abroad, introduces the cognitive radio resource allocation technology and the basic theory of graph theory. (2) aiming at the problem that the existing graph theory model can not realize the joint allocation of spectrum and power and the low spectrum efficiency, A joint spectrum and power allocation algorithm (called JSPA-IGTM algorithm) based on improved graph theory is proposed. The interference between secondary users is fully considered and the interference between secondary users is quantized in the algorithm model. The interference threshold vector is used to measure the interference degree, and the spectrum and the corresponding power are allocated according to the interference degree. Particle swarm optimization (PSO) is used to realize the optimization process of the joint resource allocation of the JSPA-IGTM algorithm. The simulation results show that compared with the resource allocation algorithm based on the existing graph theory model, the JSPA-IGTM algorithm effectively improves the spectrum efficiency. (3) Particle Swarm Optimization (Particle Swarm Optimization,). PSO) algorithm is easy to fall into the local optimization problem to realize the joint optimal allocation of spectrum and power. An improved algorithm (JSPA-IPH algorithm for short) is proposed to realize the optimal allocation of spectrum and power. This algorithm combines the advantages of PSO algorithm and harmony search (Harmony Search, HS) algorithm, that is, JSPA-IPH algorithm not only has the good global optimization ability of HS algorithm, but also has the characteristics of fast convergence speed of PSO algorithm. The simulation results show that the JSPA-IPH algorithm is well suited to the improved joint resource allocation graph theory model, and the throughput performance of the system is significantly improved.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN925

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本文編號：2463892