动态频谱分配——认知无线电中的关键技术.pdf

维普资讯 科 j苑 J论 谈 科 动态频谱分配 认知无线电中的关键技术 殷志 勇 f重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065) 摘 要：在认知无线电系统中，动态频谱分配技术是保证高效频谱利用的关键技术。首先介绍认知无线电定义以及系统模型，并归纳了一些认 知无线电的动态频谱分配算法。 关键词：认知无线电；分布式动态频谱管理；信道分配 1概述 这种基于合作的方法强调系统的整体有效性， 理论最优算法进行仿真比较，并分析系统中环 无线通信技术的快速发展和人们对无线 必要时需牺牲局部性能。Peng和Zheng等人提 境参数变化对算法性能带来的影响日。实验结果 通信业务需求快速增加，可用的无线频谱资源 出的标签机制，可区分用户的优先级 ，得到 表明，FCMB算法和CMSB算法在系统总带宽 越来越少。调查发现，无线频谱资源固定分配政 50％的性能改善 ；Cao等人在此基础上提出的 方面表现良好；在算法收敛性方面FCMB和 策使得利用率在 15～85％之间，相当多频段并 本地讨价还价(LocalBargaining)算法，采用公平 RAND算法表现较优，而CMSB算法表现较差。 没有得到充分的利用。认知无线电(cR)被认为 的业务保证机制，降低了系统的复杂性 。『 RAND算法和HFWB算法在公平性方面有一 是解决上述无线频谱低利用率问题的最佳方 3．2基于分配架构的频谱分配技术 定优势。 案。 根据分配架构的不同可以分为集中式和 4总结 2认知无线 电 分布式两大类。集中式算法由集中单元控制频 介绍了动态频谱分配方面的一些算法．虽 认知无线电 1999年 由JosephMitola博士 谱分配和接人的过程，银耳计算复杂度高，频谱 然这方面的研究已经很多了，但是距离实现高 提出。图1是Mitola给出的认知圈，该图描述了 分配集中控制设备可能成为计算瓶颈。分布式 效、易实现的频谱运行 目标还相差很远 ，还存在 认知无线电如何与环境 (outside)进行信息交 算法中每个次用户都参与频谱分配决策，银耳 许多问题亟待解决。 互，即外界刺激和变化进入认知圈，最终得到响 多采用启发式分配方法，收敛性 (算法的汇聚时 4．1现有模型和假设过于简化和理想 应的这样一个认知无线电持续 的观察环境 (ob— 间)是其一项重要性能指标 ，体现了算法对系统 例如在分布式动态频谱分配的算法中，次 serve)、自身定位(orient)、制定计~1](plan)、学习 变化的适应能力。 用户之间广播传递相关的控制信息都是需要通 (1ea133)、判决(decide)并执行(act)的流程。 Zheng在文献 2『1中提出了一种 以最大化总 过控制信道。由于认知无线电系统中的信道都 带宽为 目标的启发式的信道分配算法——协调 是动态变化的，如何确定控制信道，并在主用户 式最大化系统总带宽算法(CMSB)。该算法根据 出现占用此信道时如何切换控制信道。 次用户获得信道所能产生的回报来分配信道。 4．2动态频谱分配与功率控制的关系 但是该算法每次只为各次用户标记能给其带来 目前的算法大多假设用户的发射功率是