数事本与率用
应用研究
认知无线电中基于图论的频谱分配研究
郭鹏涛胡晓龙
(重庆邮电大学通信新技术应用研究所重庆400065)
摘要：认知无线电能够解决无线通信需求的增长和频谱资源的有限性这一矛盾,提高频谱资源的利用效率。文章讲速了认知无线电的关键技术，重点介绍了频谱分配技术,进一步分析了基于图论的频谱分配算法,最后介绍了下一步研究工作。
关键词认知无线电9
频谱分配图论
中图分类号：TN929 1引言
文献标识码:A
文章编号:1007-9416(2014)09-0079-01
户用顶点来表示，点都有其可用信道集合。由干扰限制来决定图
随着无线通信技术的发展，额谱资源的利用也越来越紧张了。原有的赖谱分配方法，管理起来频谱较为简单，但是频谱利用率却很低。认知无线电(cognitiveradio，CR)能够自适应外部环境的变化，发现并利用“频谱空穴”，解决无线通信需求的增长和频谱资源的有限性这一矛盾，被认为是无线通信领域的“下一个大事件”。
2认知无线电关键技术
认知无线电的关键技术有：频谱感知，频谱分配，频谱切换以及功率控制等，
频谱感知(spectrumsensing)在认知无线电技术中起到了先决条件的作用，只有在频谱感知以及检测的结果基础上，才能实现对频谱资源的管理和有效的分配。频谱感知通过动态的检测扫描目标频段，来确定频谱当前的状态和授权用户的行为。
额谱切换是指认知用户为投权用户让出信道，再寻找、转换至新的可用信道的过程。
功率控制技术是认知无线电中授权用户不受干扰的保证。实现功率控制的方法有遗传算法，博奔论，以及信息论中的送代注水法等。
频谱分配则是认知无线电的核心技术， 3认知无线电频谱分配
认知无线电中频谱分配要解决的问题是：优化提高频谱利用率。方法是：在授权用户与认知用户之间建立一种机制来实现动态频谱共享，从而有效的将空闲额谱分配给认知用户。前提是：要保证授权用户的优先可抢占使用，以及避免信号干扰。图1从频谱分配相
关的各环节，描述了频谱分配问题。 4基于图论的频谱分配
4.1基本思想
认知无线电中的网络拓扑被抽象出来作为无向连接图。认知用频谱检测
用户行为
可用频谱
频谱需求干扰限制
拓扑结构
动态频谱分配
网络架构
授权用户保护
图1频谱分配问题描述
最优化直标
的边集：当且仅当两个用户节点不能够共用某一信道的时候，我们用一条边来连接相应的节点。这样的图被称为干扰图。
4.2图论典型算法
目前，有一些典型的基于图论的频谱分配算法。这些算法包括了：列表着色算法、分布式局部议价算法、颜色敏感着色算法、以及并行分配算法。
文献是基于图论着色模型上的一种列表着色算法。该算法(ListColoring，LC)采用了分布式的网络结构，针对频谱利用率提出了贪婪算法；针对公平性提出公平算法，针对算法复杂度则给出了随机算法，最大化复用因子是三种算法的共同目标。
文献是一种颜色敏感的图着色算法。考虑到了题谱效益及干扰的差异性，该算法(Color Sensitive Graph Coloring，CSGC)给出了一种带权重的复合图。每个顶点依照相应的规则被标注，标注值最高的顶点被选择出来，然后把相关的颜色分配给它，
分布式局部议价算法;该算法(LocalBargaining，LB)是在前一次分配结果的基础上，分配时只是改动拓扑结构发生变化的局部的频谱分配，使分配达到全局最优。
除了这些典型算法，也有些一些基于图论的改进算法。文献考患到了动态变化的授权用户，引人下一时刻频谱空闲概率矩阵，来
减少授权用户的变动对赖谱分配的影响。 5结语
动态频谱分配的进一步研究工作包含：(1)与频谱检测，频谱决策联系更紧密的研究(2)定量分析的研究算法；(3)跨层设计，如与物理层的频谱检测和网络层路由选择相结合，使得整体网络设计趋于更优，达到高效共享频谱的目标。
基于图论的频谱分配则包含；基于图着色的改进的算法研究；
基于图论的改进遗传算法研究等。参考文献
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收稿日期：201408-26
作者简介：郭鸡涛(1987一),男，汉族，河南法州人,硕士研究生，主要研究方向为认知无线电频谱分配；
胡晓龙(1989一),男，汉族,河南开时人,硕士研究生,主要研究方向为认知无线电谱切换。