開題報告：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中基于圖論的頻譜分配算法研究課件

1、認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中基于圖論的頻譜分配算法研究報告人：楊勁松導(dǎo) 師：曾碧卿碩士研究生學(xué)位論文開題報告目錄頁contents01選題背景02國內(nèi)外研究進(jìn)展03研究內(nèi)容和計(jì)劃1、選題背景頻譜資源使用現(xiàn)狀美國0-6GHz頻譜資源利用率的測量結(jié)果絕大多數(shù)頻段未被充分使用高頻頻段的頻譜使用率非常低 Fig.1 美國0-6GHz頻譜資源的使用情況頻率(GHz)0-11-22-33-44-55-6利用率(%)54.435.17.60.0250.1284.6 Tab.1 美國0-6GHz的頻譜資源利用率碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/193/161、選題背景認(rèn)識無線電技術(shù)的發(fā)展頻分復(fù)用時分復(fù)用蜂窩小區(qū)如何

2、才能提高頻譜利用率呢？碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/194/161、選題背景認(rèn)識無線電技術(shù)提出Joseph Mitola在軟件無線電概念的基礎(chǔ)上提出。- 認(rèn)知無線電(Cognitive Radio)表述一種智能化的軟件無線電；通過無線電知識表示語言與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能交流；- Joseph Mitola表述通過與頻譜環(huán)境進(jìn)行交互而改變傳參數(shù)；采用動態(tài)頻譜接入的方式使用授權(quán)頻譜，使其具有認(rèn)知和重配置能力；- FCC Fig.2 認(rèn)識循環(huán)碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/195/162、國內(nèi)外研究進(jìn)展認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的研究國外研究機(jī)構(gòu)與項(xiàng)目美國國防部制定的下一代通信計(jì)劃（Next Gene

3、ration Communication Program, XG）美國佐治亞理工學(xué)院提出了基于OFDM的認(rèn)知無線電寬帶頻譜池系統(tǒng)美國加州大學(xué)伯克利分校和柏林技術(shù)大學(xué)合作研發(fā)的一種利用虛擬無許可頻譜的認(rèn)知無線電系統(tǒng)（CORVUS系統(tǒng)）歐洲委員會第六次框架工程中E2R項(xiàng)目融合端到端重配置網(wǎng)絡(luò)和軟件定義無線電美國加州大學(xué)智能網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的采用可升級的分布式頻譜共享方案 的Nautilus系統(tǒng)FCC與2005年提出了第一個基于認(rèn)知無線電的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議IEEE 802.22，也叫無線區(qū)域網(wǎng) （Wireless Regional Area Networks, WRAN）國內(nèi)會議和基金2008年5月，北京郵電

4、大學(xué)承辦了中歐認(rèn)知無線電研討會 2011年中國通信與網(wǎng)絡(luò)國際學(xué)術(shù)會議 認(rèn)知無線電專題973計(jì)劃、863計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金都對認(rèn)知無線電進(jìn)行了立項(xiàng)支持 碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/197/162、國內(nèi)外研究進(jìn)展CRN頻譜分配的研究CRN頻譜分配的研究現(xiàn)狀加利福利亞大學(xué)的學(xué)者將CRN中頻譜分配問題抽象成圖著色問題，使用圖著色理論來實(shí)現(xiàn)對頻譜的無干擾分配美國加州大學(xué)的鄭海濤教授以圖著色為模型，提出了一種顏色敏感圖論著色算法國內(nèi)電子科技大學(xué)的學(xué)者，針對計(jì)算開銷與頻譜數(shù)關(guān)系，提出了一中并行分配的算法弗吉尼亞理工研究所學(xué)者深入分析研究博弈理論在CRN中建模與分析等方面的可能性加利福利亞大學(xué)

5、提出提出了一種單頻段多贏家拍賣分配算法，有效的提高了拍賣的經(jīng)濟(jì)收益國內(nèi)學(xué)者趙知勁將群智能引入到認(rèn)知無線電的頻譜分配領(lǐng)域，并驗(yàn)證了在該領(lǐng)域應(yīng)用的有效性碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/198/163、研究內(nèi)容和計(jì)劃圖論模型算法簡介 目標(biāo)：最大化頻譜分配數(shù) 特點(diǎn)：基于貪心，快速收斂 不足：未考慮頻譜效益差異列表著色算法 目標(biāo)：最大化頻譜效益 特點(diǎn)：引入頻段利益，考慮差異 不足：運(yùn)算量較大，隨頻譜數(shù)增 加，計(jì)算量成非線性增加顏色敏感著色算法 目標(biāo)：多目標(biāo) 特點(diǎn)：優(yōu)先給出可行解， 能夠跳出局部最優(yōu) 啟發(fā)式分配算法 目標(biāo)：最大化頻譜效益 特點(diǎn)：分解成多個子圖并行分配 不足：解效益不高，必須執(zhí)行完

6、才能得到解方案并行頻譜分配算法碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/1910/163、研究內(nèi)容和計(jì)劃研究目標(biāo)啟發(fā)式分配模型設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法聯(lián)合功率控制和用戶需求啟發(fā)式算法解向量設(shè)計(jì) Fig.5 解向量編碼方式示例干擾矩陣改進(jìn)不同頻譜下，認(rèn)知用戶與認(rèn)知用戶的干擾矩陣頻譜與解向量表示的干擾矩陣作用：干擾矩陣查找操作去干擾操作碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/1911/163、研究內(nèi)容和計(jì)劃研究目標(biāo)啟發(fā)式分配模型設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法聯(lián)合功率控制和用戶需求干擾矩陣改進(jìn)（示例）頻段認(rèn)知用戶認(rèn)知用戶11去干擾矩陣：去干擾操作0 碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/1912/161= 23、研究內(nèi)容和計(jì)

7、劃研究目標(biāo)現(xiàn)有的研究工作通常將頻譜分配和功率控制分開考慮。認(rèn)識用戶采用的通信功率影響著認(rèn)知用戶之間和主用戶的干擾范圍。由于實(shí)際接入CRN中認(rèn)知設(shè)備的不同，必然會有不同的頻譜需求。啟發(fā)式分配模型聯(lián)合功率控制和用戶需求設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法如何在認(rèn)知用戶選擇可用頻譜同時考慮認(rèn)知用戶的功率選擇。如何針對用戶的頻譜需求和認(rèn)知用戶的功率選擇設(shè)計(jì)新的效用函數(shù)。如何設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化的分配算法，使其具有較好的系統(tǒng)效益，同時考量算法對于認(rèn)知用戶之間的公平性也非常重要。碩士研究生學(xué)位論文開題報告2022/9/1914/16待解決問題3、研究內(nèi)容和計(jì)劃研究計(jì)劃2014.05-2014.06 進(jìn)一步搜集頻譜分配方面的資料，進(jìn)行總結(jié)、 歸納； 2014.07-2014.08 分析認(rèn)知用戶功率控制和頻譜分配關(guān)系和約束， 改進(jìn)現(xiàn)有模型；2014.09-2014.11 分析如何在頻譜分配過程中兼顧用戶需求因素， 設(shè)計(jì)新的效用函數(shù)；2015.