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随着通信技术的快速发展,有限的频谱资源日益宝贵;而由于现有的固定频谱分配方式利用率低下,使得宝贵的频谱资源更加紧缺。认知无线电技术作为无线通信领域的新兴技术,允许认知用户在不影响授权用户正常工作的前提下使用授权频段进行业务传输,因此可以有效的缓解日益增长的无线业务需求和有限的频谱资源之间的矛盾,从而受到了广泛的重视。
本论文在分析了移动通信中的无线资源管理技术并重点讨论了分组调度技术中的三种典型调度算法后,指出了现有的固定频谱分配方式在解决上述矛盾的不足。接着本文对认知无线电技术中无线资源管理的特点进行了分析。首先是授权用户、认知用户可用资源总量的不同:认知用户只能在不影响授权用户工作的前提下,伺机性的使用频谱空洞资源,因此认知用户可以使用的频谱资源总量与授权用户的活动规律有关;其次是授权用户和认知用户使用频谱资源时的行为有所不同:由于授权用户具有对授权频谱的绝对优先使用权,当授权用户业务到达时,认知用户业务需要及时避让,以保证授权用户业务的顺利执行。
针对现有认知无线电技术中调度算法的不足,并结合不同类型业务的QoS需求,本论文提出一种认知无线电频谱自适应调度算法。该算法从业务的QoS需求出发,首先确定优先级计算公式中公平性因子和效率因子的权重值,并根据认知系统传输业务的相对时延紧急程度和相对传输速率大小,计算出各个认知用户业务的调度优先级,所有认知用户业务按照优先级大小降序排列。接着根据认知系统可用频谱空洞总量的情况,自适应的为认知用户业务选取最佳的资源调度策略。并且通过适当调整优先级计算公式中公平性因子和效率因子的权重值,可在系统公平性和系统效率间进行折中,从而达到适用于多种系统场景的目的。
最后本论文设计了一套系统级仿真平台,并通过本仿真平台对频谱自适应调度算法的性能进行了验证。验证结果表明:相比于现有调度算法,频谱自适应调度算法在不影响授权用户业务正常执行的前提下,可以在保证认知系统效率的同时,有效的提高认知系统的公平性。