摘 要：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們對無線業(yè)務(wù)的需求日益增加，對服務(wù)質(zhì)量也提出了更高的要求。同時，對頻譜資源的需求也與日俱增，然而頻譜資源確是有限的，頻譜資源短缺的問題逐漸暴露出來。目前頻譜資源的利用率十分低下，造成了頻譜資源的嚴重浪費?；诖?，本文對基于圖論的認知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜動態(tài)分配算法進行了深入研究。

關(guān)鍵詞：認知無線電;圖論著色;頻譜分配

0引言

近些年來，隨著我國無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)頻譜資源逐漸短缺，目前國內(nèi)的頻譜管理方法主要是基于靜態(tài)控制的分配方式，這種分配方式是對頻譜進行固定分配，導致頻譜利用率低下。而基于圖論的認知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方式，實現(xiàn)了頻譜的二次利用，這提高了頻譜的利用率。目前這也是解決頻譜資源短缺的主要方案之一。因此，本文對基于圖論的認知無線電網(wǎng)絡(luò)頻譜分配問題進行探討。

1認知無線電的定義

認知無線電最早于20世紀末由美國提出，是CR的理想載體，是對軟件無線電的進一步發(fā)展。認知無線電本質(zhì)上就是將無線資源與計算機通信技術(shù)進行結(jié)合，進而滿足用戶的無線資源與服務(wù)需求，同時認知無線電設(shè)備也能夠自行選擇更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)?？傊J知無線電就是一種具有學習能力的無線系統(tǒng)，能自動檢測到無線頻譜中的空洞，通過一定的算法，改變自身的參數(shù)設(shè)置，從而滿足用戶對頻譜資源的需求。

2基于圖論的頻譜動態(tài)分配算法

2.1數(shù)字模型

與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，基于圖論的頻譜動態(tài)分類算法可以用于小區(qū)的規(guī)劃與信道的分配。目前該頻譜動態(tài)分配算法模型主要有以下幾種：頻譜矩陣、干擾矩陣以及分配矩陣構(gòu)成。

2.2分配算法

（1）著色（CSGC）算法

該算法的主要目的是為了解決分配頻譜的質(zhì)量問題以及用戶調(diào)制編碼技術(shù)存在的差異性。由于上述問題的存在使得用戶的信道收益存在著較大差異，該算法通過引入效益矩陣從而將這種差異表現(xiàn)出來。此外，干擾頻譜也是一個重要的影響因素，因為干擾本身與頻段的質(zhì)量無關(guān)，主要受使用用戶的位置以及發(fā)射功率的影響。在實際分配過程中，一個分配頻譜將會對應(yīng)著一個干擾矩陣，該算法通過三維矩陣對各分配頻譜的干擾關(guān)系進行了表述。

（2）分組頻譜分配算法

該算法是CSGC算法的改進算法，其算法核心是在頻譜分配之前就對頻譜進行分組。該算法主要可以分為以下兩種情況：

一是以用戶為分配基礎(chǔ)，進行分配，這種分配方式叫做用戶分組算法。該算法是將一個用戶能使用的所有頻譜匯集成一個小組，也就是說有多少用戶，就有多少分組。由于用戶使用的頻譜數(shù)量是有限的，小組中必定存在著空閑頻譜，當小組進行交集時也必定不是空集。在劃分完小組后，其算法的執(zhí)行步驟與CSGC算法一致。就是以小組中任意一個頻譜作為分配標準進行標號計算，計算后選出小組中能夠產(chǎn)生最大效益的頻段，并為用戶分配這個頻段，然后對分配過的小組進行更新，最后再次進行分配。分配過程中各小組需要進行信息交換，這是因為各組之間最大效益的頻段可能是相同的，而兩個小組又不能同時使用同一個頻段，否則會產(chǎn)生沖突，如果出現(xiàn)沖突的情況需要對沖突的小組進行重新分配。此外，再分配過程中出現(xiàn)幾個小組的最大效益相同，可以隨機分配給其中一個小組，其他未分配的小組將進入下一個循環(huán)中重新進行分配。

二是以頻帶為分配基礎(chǔ)，進行分配，這種分配方式叫做頻帶分組算法。該算法是將同一頻段的用戶匯集成一個小組，也就是說有多少個頻段，就有多少個分組。由于多個頻段都適用于同一個用戶，因此在不同的小組中，會出現(xiàn)相同的用戶。小組劃分后，其算法的執(zhí)行步驟與CSGC算法一致。同時具體的分配流程與用戶分組算法相同，本文不在進行闡述。

3結(jié)語

移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸改變了人們的生活方式，豐富了人們的日常生活，但是頻譜短缺問題卻一直沒有得到有效解決。隨著人們對無線服務(wù)的需求不斷增加，使得頻譜資源更加緊缺。由于頻譜資源是有限的，如何提高其利用率成為了緩解頻譜資源緊張的關(guān)鍵。目前基于圖論的頻譜分配方法能夠有效的提高頻譜資源的利用率，在未來該項技術(shù)一定會再次成為研究的熱點。

參考文獻

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[2] 包媛媛. 基于加權(quán)極大獨立集的認知無線網(wǎng)絡(luò)的圖論頻譜分配算法研究[D]. 2015.

[3] 李艷妮. 認知無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)頻譜分配技術(shù)研究與實現(xiàn)[D]. 北京郵電大學.

作者簡介：楊菊（1997.08.12—）;性別：女，民族：回，籍貫：寧夏同心，學歷：本科;現(xiàn)有職稱：無;研究方向：計算機科學與技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)。