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随着当前无线通信业务的迅速发展,可利用的频带日趋紧张,频谱资源匾乏的问题日益严重。但是研究表明,数量众多的授权频谱在大部分时间处于空闲状态,这种频谱占有状况与利用的不平衡造成了极大的资源浪费。如何提高授权频谱的利用率,成为人们非常关注的技术问题。为此业界提出感知无线电技术。动态频谱分配算法是感知无线电实现的重要环节,在很大程度上决定了频谱的利用率情况,因此,探索并建立高效的动态频谱分配模型和算法具有重要的理论与应用价值。图论是动态频谱分配研究中广泛采用的工具,本文在深入分析现有基于图论的动态频谱算法不足的基础上,主要研究集中式控制机制下能量节约型的多维度感知无线电频谱分配算法。
本文给出了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,本文算法利用了前次分配结果,在再次分配时以少量的频谱变动达到新的分配结果;并且利用了图论的最大加权独立集原理,使得一次分配可以分配多个次级用户,所以算法有效的减少了分配总次数。由于算法只是分配前次分配结果改变的部分,有效地减少算法的分配时间与算法的计算量,且有效的减少了频谱切换数,有更多的时间用于传输数据。由于算法以频谱为分配对象,当主用户再次接入频谱时,次级用户可以快速地为主用户腾出可用信道。仿真结果分析验证了该算法的性能。目前的动态频谱分配算法并没有很好地利用邻居的信息,因此,本文在计算标签值时利用邻居带宽信息,给出了基于邻居带宽的频谱分配算法(NBSA),该算法考虑了邻居带宽的差异性,相对于经典的颜色敏感图着色算法(CSGC),算法有效地提高了次级用户所获系统频谱效益;进一步,考虑到感知环境的动态性,本文给出了一种基于邻居带宽的局部频谱分配算法(NBLSA),该算法只对用户发生冲突的部分进行重新分配,有效地减少了算法的分配时间与算法的计算量,并且算法尽可能地保留前一次的频谱分配结果,减少了频谱的切换数,更能适应时变的感知环境。仿真结果验证了该算法的性能。