基于230MHz电力无线专网的频谱共享关键技术研究

无线通信技术是一种重要的电力系统接入网技术,电力无线专用230 MHz频段频谱效率较低,只能支持很低的传输速率,制约了智能电网新业务的发展。为了进一步促进智能电网的实现,提出了一种频谱共享算法,该算法基于OFDM和功率分配技术实现。仿真结果表明,采用该算法能极大地提高频谱效率,提高系统容量。该算法的提出为国家无线电管理委员会进一步完善230 MHz频谱规划方案、促进智能电网的发展提供了有效的参考。     

基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略研究

随着无线通信业务的不断增长和智能终端的日益多样化,无线频谱资源变得愈加紧缺,认知无线电作为一项能够有效解决频谱利用率过低的技术,近年来引起了学术界和工程界的广泛关注。在认知无线电网络中,次用户以合作频谱感知的方式智能判断主用户的工作状态,以便在授权频谱的空闲时段内接入并加以使用。将全双工通信技术引入到传统的认知无线电网络中,实现了频谱感知和数据传输的同步,既能确保数据传输的连续性,又能减少对主用户的干扰,对提升无线频谱利用率具有重要作用。对于多信道全双工认知无线电网络的信道分配,建立了次级网络吞吐量最大化模型,并通过惩罚函数法,将混合整数非线性规划问题转换成不带约束条件的非线性规划问题,提出了基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略。仿真实验结果表明,该算法能在综合考虑算法复杂度和性能的情况下,完成信道分配并保证次级网络吞吐量的最大化。     

基于认知无线电技术的动态频谱分配方案研究

随着物联网的发展,人们能够更加方便快捷地利用智能终端,随时随地接入到无线网络中进行业务数据传输.然而,激增的移动用户数量和业务的带宽需求,使得无线频谱资源日益稀缺,现有固定式频谱分配方案面临巨大挑战.面向物联网发展,如何满足用户的高移动性和呈爆炸式增长的业务传输需求成为物联网研究的重点.认知无线电技术,一方面允许用户终端自适应感知所处环境的频谱资源空闲信息,为用户营造一个无缝的接入环境,保证用户的高移动性;另一方面通过动态频谱分配有效地解决了频谱资源稀缺和现有授权频谱资源利用率低的问题,为用户的海量数据传输提供保证.作者基于认知无线电技术,提出了一个用户终端和网络端共同参与决策的两级动态频谱分配框架结构,并提出了两级动态频谱分配方案.该方案设计包含:空闲频谱资源排序选择算法和集中式的联合优化匹配算法.通过用户终端和网络端的协同工作,文中所提出的两级动态频谱分配方案能够有效满足用户的高移动性和业务传输服务质量需求,实现空闲频谱资源利用率和频谱间切换概率的联合优化,为移动用户的海量数据传输提供保证.仿真实验结果表明,与传统图匹配方法相比较,该方案能够平均提高全网服务质量有效吞吐量70%,平均降低频谱间切换概率56%.     

基于联合优先级调度的协作动态频谱分配机制设计

在协作频谱接入过程中,共享频谱各网络中的频谱需求呈现高度动态性,现有机制难以兼顾分组传输时延和服务公平性。针对这一问题,提出一种基于联合优先级调度的协作动态频谱分配机制。将频谱分配问题建模为比例公平模型并联合网络的服务等级和用频请求的到达时间为各网络设定动态服务优先级,解得分配结果后,基于分配频谱的中心频率与需求频谱的中心频率最近的原则将频谱资源分配给各网络。仿真结果表明,与已有的基于网络固定优先级调度、基于网络动态优先级调度和基于用频请求动态优先级调度的协作频谱分配机制相比,本机制能够更好地保证网络获取频谱的公平性,并且在分组传输时延性能上有所改进。     

同址干扰限制下跳频异步组网的频率分配方法

针对跳频电台多台同址时相互间同址干扰严重和采用分频段跳频方式导致跳频增益小的不足,从子网内、子网间和跳频同步信号无干扰3个层次分析跳频异步组网中的全频段宽间隔频率分配约束条件,并建立代价函数;根据约束条件的特点对模拟退火算法的实际应用进行改进,提出同址干扰限制下的全频段宽间隔跳频异步组网频率分配方法。计算机求解结果表明新方法可以很好地解决同址干扰限制下的跳频频率分配问题,提高跳频通信抗干扰性能,对跳频电台发挥性能优势具有重要意义。     

一种基于频谱供需实时匹配的改进动态频谱分配机制

无线电技术的发展对频谱的需求越来越迫切,从而促使频谱分配由传统的静态分配向动态分配发展。针对多网络通过中心频谱代理协商接入同一段频谱的应用场景,提出一种基于频谱供需实时匹配的改进动态频谱分配机制。与一般的顺序动态频谱分配方式不同,该机制不再在每一个分配周期重新对各网络进行频谱的重分配,而是根据各网络在前后两个分配周期内的频谱供需变化,进行网络间频谱供应与频谱需求之间的匹配。仿真结果表明,相比于顺序分配动态频谱分配,在栖牲较小的分配增益前提下,各网络频谱切换次数可减少75%以上。     

事件驱动型传感器网络地址分配算法研究

无线传感器网络中的地址分配是应用的前提,但目前研究相对较少。分析现有的无线传感器网络地址分配协议,提出了一种基于最小跳数的按需分配的地址分配算法,在网络初始阶段构建最小跳数,当节点监测到事件根据最小跳数建立与Sink节点的通信,获取事件节点的通信地址。理论分析及仿真结果表明,该算法降低了协议自身的通信开销,满足了无线传感器网络中通信节点资源极其稀少和低功耗的需要。     

基于极值优化的频谱分配算法

针对认知无线电网络中的频谱分配问题,融合频谱的连续可用概率,提出了一种改进的分配模型,并基于频谱 分配问题的NP 特性,提出了一种基于极值优化的启发式智能求解算法。仿真实验表明：本算法能获得较好的频谱分配效果, 有利于频谱资源的有效利用。     

开放网络环境下分布式动态频谱分配算法

为了提升开放网络的通信效率、增加网络容量,研究了采用不同通信协议时无线设备的共存问题,提出一种基于开放网络的分布式动态频谱分配算法.该算法通过按轮次调整各个通信对端所使用的信道,将不同设备占用的工作信道均匀地分布于开放网络频谱的各个部分,提升了开放网络的总体容量.同时,探测指数的使用降低了算法运行的通信开销以及控制信令对邻居域内数据传输带来的干扰.仿真实验表明,该分配算法提升了网络整体工作效率,并从一定程度上保证了不同通信对端之间传输性能的公平性.     

认知无线电网络中基于需求的频谱资源分配算法研究

认知无线电网络中,已有的分配算法未考虑用户的需求,这样会导致需求小的用户分配到更多的资源。为解决上述问题,提出基于需求以及联合比例公平两种频谱分配算法,这两种算法均将用户需求作为频谱分配时需要考虑的因素。仿真结果表明,基于需求以及联合比例公平算法比原算法更能满足各用户的需求。     

认知无线网络中动态频谱接入性能分析

认知无线电技术利用频谱空洞进行通信,有效缓解了频谱资源紧缺问题,动态频谱接入是其核心技术。网络中主用户对授权频谱的使用效率较高时,次用户接入网络无法完成符合QoS要求的通信,只有当主用户频谱效率在一定门限值下时网络才适合次用户接入。有限频谱空洞资源只能满足有限次用户的通信需求,为了保证通信质量,网络在固定的主用户频谱效率下只能接入适量的次用户。提出用强制优先排队理论对认知无线网络中的动态频谱接入过程进行模拟,通过仿真对次用户的切换概率、阻塞概率两个QoS因子进行分析,在给定的QoS条件下,得到了网络适合次用户接入的主用户频谱效率门限值,以及在固定的主用户频谱效率下网络适合接入次用户的量。     

一种公平的认知无线电系统下行频谱分配策略

目前关于认知无线电频谱分配的研究大多以最大化系统容量为目标,很少考虑认知用户的QoS需求,频谱分配方案设计缺乏公平性。针对主用户干扰限制和保障认知用户QoS需求,结合OFDM技术,研究了认知无线电场景中下行多用户分配算法。该算法构建不等式约束下的目标函数以最大化系统容量,通过拉格朗日(Lagrange)对偶优化法给出近似最优解。仿真结果表明,所提算法在牺牲系统和容量的前提下充分保证了次用户的QoS需求,提高了系统的公平性。     

认知无线电在频谱感知和资源分配方面的探讨

认知无线电是一种智能无线电技术,具有自主寻找和利用空闲频谱资源的能力,它是解决无线通信需求增长与频谱资源稀缺的有效途径。本文简述了认知无线电的基本原理,对其在频谱感知和资源分配方面的研究进行了总结,并探讨了该技术发展需要解决的几个关键问题。     

基于业务需求的动态频谱分配算法

动态频谱分配能有效解决频谱利用率低的问题,但已有的图论着色算法未考虑认知用户的业务需求,导致需求小的用户分配到更大的频谱,一定程度上造成了频谱浪费。为解决该问题,提出基于业务需求的动态频谱分配算法,使分配的信道与认知用户的业务需求适配。性能仿真结果表明,基于业务需求的算法能满足各用户的需求,性能更优。     

基于适应值预测的DABC认知无线电频谱分配算法

针对认知无线网络频谱分配过程存在的问题,提出了基于适应值预测策略的双人工蜂群算法（FP-DABC）。该算法设计的干扰门限阈值,提高了用户的接入数量;适应值预测方法的使用,加快了分配效率;同时算法对频谱分配过程公平性和系统整体性能进行了优化。实验仿真结果表明：FP-DABC算法牺牲了部分网络效益的同时,在用户满意度、分配率、平均分配时间、用户公平性和系统整体性能上均优于颜色敏感图着色算法（CSGC）和人工蜂群算法（ABC）。     

基于用户分配和负载的频谱分配算法

提出了一种基于用户分配和负载的频谱分配算法.该算法包括两部分:用户分配子算法和频谱分配子算法.用户分配子算法首先基于聚类划分理论,使分配到相同访问点下的用户具有相近的信噪比,缓解了无线接入网络中普遍存在的远近效应问题.在该用户分配基础上,频谱分配子算法根据各访问点的负载及其关联用户信噪比的平均值计算最优频谱分配.该算法具有可实现性、多项式时间的计算复杂度以及比例公平性.真实数据驱动的仿真实验结果表明,该算法能够有效地提高系统吞吐量,同时大幅度减小访问点的报文缓冲区队长.     

认知无线电中基于QoS分级的频谱分配策略

为提高认知无线电中的系统吞吐量,保证频谱分配的公平性,提出一种基于服务质量(QoS)分级的频谱分配策略。建立模糊综合判决模型,根据认知用户的业务类型判别其QoS级别,应用CMSB信道分配算法进行频谱分配。仿真实验结果表明,该频谱分配策略能在满足认知用户QoS需求的同时,保证较高的系统吞吐量和接入公平性。     

基于频谱聚合技术的多用户短波机会频谱接入

研究了分布式短波机会频谱接入系统中的信道探测问题。由于频谱资源的稀缺性,将认知无线电技术应用到短波通信得到了广泛关注。多个次级用户按序感知授权信道,根据感知结果决策出授权信道是否可用,利用频谱聚合技术实现数据传输。然而频谱聚合的能力受到无线通信设备的约束。本文提出一种在硬件受限条件下,考虑次级用户间相互影响的动态的停止方法。在该方法中,信道空闲概率能够随着信道探测过程而改变,并且次级用户能够定期地释放先前时隙感知的信道。仿真结果表明,所提的动态停止方法能够有效提高短波通信系统的网络性能。