基于干扰消减的认知无线电频谱分配算法_杜文峰

基于NSGA-Ⅱ算法的认知无线电频谱分配

２０１５年第１０期　计算机与现代化　ＪＩＳＵＡＮＪＩ　ＹＵ　ＸＩＡＮＤＡＩＨＵＡ　总第２４２期　文章编号：１００６－２４７５（２０１５）１０－００７７－０６　基于ＮＳＧＡ—ＩＩ算法的认知无线电频谱分配　王茵梦　，王松青　，杜庆伟　（１．南京航空航天大学计算机科学与技术学院，江苏南京２１００１６；２．南京军区南京总医院，江苏南京２１０００２）　摘要：认知无线电中，频谱拍卖是解决动态频谱分配的有效方法，其主要目的是最大化所有主用户的收益。然而，主用户　间的收益是存在冲突的，给拍卖算法的优化带来了困难。为此，提出一种新的拍卖方案，来解决获胜者确定问题（Ｗｉｎｎｅｒ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｂｌｅｍ，ＷＤＰ）。在该方案中，动态频谱拍卖问题被建模成多背包问题，并通过非支配排序遗传算法ＩＩ　（ＮＳＧＡ—ＩＩ）得到最终的解决方案。最后，仿真实验结果表明，就解决ＷＤＰ问题而言，与贪心算法相比，ＮＳＧＡ－ＩＩ算法有更　好的表现。　关键词：认知无线电；动态频谱分配；频谱拍卖；ＮＳＧＡ—ＩＩ；多背包问题　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－２４７５．２０１５．１０．０１７　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　Ｒａｄｉｏ　Ｂａｓｅｄ　ＯＮ　ＮＳＧＡ－ＩＩ　ＷＡＮＧ　Ｙｉｎ．ｍｅｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｓｏｎｇ—ｑｉｎｇ２，ＤＵ　Ｑｉｎｇ．ｗｅｉ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｍｍａｎｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｌｌ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｒａｄｉｏ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｉｎ　ａｌｌ　ａｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｏ　ｍａｘｉｍｉｚｅ　ａｌｌ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｕｓｅｒｓ’ｒｅｖｅｎｕｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ．ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｏｍｅ　ｃｏｎｆｌｉｃｔｓ　ａｍｏｎｇ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｕｓｅｒｓ’　ｇａｉｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｉｓ　ｂｒｉｎｇｓ　ｄｉｆｉｃｕｌｔｉｅｓ　ｔｏ　ｄｏ　ｔｈｅ　ａｕｃｔｉｏｎ．Ｓｏ，ａ　ｎｅｗ　ａｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｗｉｎｎｅｒ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂ－　ｌｅｍ（ＷＤＰ）．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ，ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｒｅｇａｒｄｅｄ　ａｓ　ｍｕｌｔｉ－ｋｎａｐｓａｃｋ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｎｄ　ｔｒｙｉｎｇ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｉｔ　ｂｙ　ｎｏｎ—ｄｏｍｉｎａｔｉｏｎ　ｓｏｒｔ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ＩＩ（ＮＳＧＡ・ＩＩ）．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ＮＳＧＡ・ＩＩ　ｄｏｅｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ｊｏｂ　ｉｎ　ｓｏｌ－　ｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ＷＤＰ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｒｅｅｄｙ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｒａｄｉｏ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ；ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｕｃｔｉｏｎ；ＮＳＧＡ—ＩＩ；ｍｕｌｔｉ—ｋｎａｐｓａｃｋ　ｐｒｏｂｌｅｍ　０　引　言　近年来，无线通信技术得到了迅速的发展和广泛　的应用，无线频谱作为无线通信中一种有限的珍贵资　源，出现了短缺问题。与此同时，美国联邦委员会　（Ｆｅｄｅｒａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ＦＣＣ）的研究表　明　］，在传统的固定分配模式下已分配频谱的利用　率仅为１５％～８５％。随着物联网等新兴技术的不断　发展，无线通信将面临着新业务可用频谱Ｅｔ益稀缺和　授权频谱利用率不高共存的局面。　以认知无线电（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　Ｒａｄｉｏ，ＣＲ）　为核心　的动态频谱接人（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ａｃｃｅｓｓ）技术成　为无线通信领域的研究热点。认知无线电网络中，获　得频段授权的用户被称为主用户（Ｐｒｉｍａｒｙ　Ｕｓｅｒ，　ＰＵ），未获得授权的用户被称为次用户（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｕｓｅｒ，ｓｕ）。次用户能够在不干扰主用户通信的前提　下感知、识别、申请并智能接人空闲频段，实现对频谱　资源的再利用。认知无线技术在提高频谱利用率，缓　解频谱稀缺问题上具有很大的潜力。　动态频谱分配是认知无线技术中的焦点问题，可　以直接影响频谱的利用率，决定频谱共享的合理性与　有效性，它既关系到次用户的需求是否能够得到满　足，又关系到主用户的收益情况。针对上述情况，本　文拟采用频谱拍卖模型解决频谱的动态分配问题，并　收稿日期：２０１５－０４－０２　基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１２０２３５０）　作者简介：王茵梦（１９９０－），女，山东东营人，南京航空航天大学计算机科学与技术学院硕士研究生，研究方向：计算机网络；　王松青（１９８１．），男，山东栖霞人，南京军区南京总医院工程师，博士，研究方向：通信网络安全；杜庆伟（１９７４一），男，河南郑州　人届０教授，硕士生导师，博士，研究方向：计算机网络。

认知无线电系统中联合优化资源分配算法

王晶;郑宝玉;岳文静

【期刊名称】《南京邮电大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2012(032)002

【摘要】在认知无线电系统中,次用户能够利用感知到的已授权频段进行通信,只要其传输过程对主用户通信引起的干扰处于主用户可以忍受的程度之内.协作中继方案能够利用中继节点的传输来有效提高频谱的利用率,并增强了直接链路的传输能力.文中研究在一个三节点的认知无线电网络中基于协作中继传输时的资源分配问题,为了保证在认知用户对主用户干扰可容忍的前提下使得通信系统端到端的可达吞吐量最大,提出了一种联合优化功率分配和信道分配的方案.仿真结果显示,相对于单独进行功率分配或者信道分配情况下该方案能够有效提高认知无线电系统端到端的传输性能.

【总页数】7页(P7-12,18)

【作者】王晶;郑宝玉;岳文静

【作者单位】南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏南京210003;南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏南京210003;南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏南京210003

【正文语种】中文

【中图分类】TN92;TN911.7

【相关文献】 1.认知无线电系统的一种联合频谱分配算法 [J], 谢玉鹏;谭学治;马琳;刘鑫;刘玉涛;吴海燕

2.一种认知无线电系统双门限频谱分配算法 [J], 王炯滔;金明;李有明;郑静静

3.认知无线电系统的顽健资源分配算法 [J], 徐勇军;赵晓晖

4.TD-LTE中认知无线电系统的资源分配算法研究 [J], 吴龙军;刘序明;邢志强;宋鹏

5.认知无线电系统中三维联合频谱分配算法 [J], 谢玉鹏;谭学治;马琳;黄昊;田野;吴海燕

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基于认知无线电网络的动态频谱分配

第４０卷　Ｖ０１．４０　第３期　Ｎ０．３　计算机工程　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２０１４年３月　Ｍａｒｃｈ　２０１４　

・移动互联与通信技术・　文章编号：１０００—３４２８（２０１４）０３—０１２７—０５　文献标识码ｔ　Ａ　中圈分类号ｌ　ＴＰ３９３　

基于认知无线电网络的动态频谱分配　

王中伟　，贾振红　，覃锡忠　，夏晓燕　，邓磊　

（１．新疆大学信息科学与工程学院，乌鲁木齐８３００４６；２．中国移动通信集团新疆有限公司，乌鲁木齐８３００６３）　

摘要：针对无线通信网络中频谱日益紧缺的问题，对基于认知无线电网络的动态频谱分配技术进行研究，提出一种保护信道和　

排队相结合的动态信道分配方案。该方案在不影响主用户业务的情况下，为因主用户到达而切换的次用户预留保护信道，对新到　达的次用户采用排队策略。如果系统中主用户或者次用户因服务完毕而离开时，队列中的次用户则可按一定的次序使用空闲可用　

的子信道。仿真结果表明，与仅预留保护信道和仅使用队列缓冲器的方案相比，该方案能有效降低系统的总体失败率，提高分配　

性能，且对次用户的平均吞吐量和平均延迟影响较小。　关键词：认知无线电网络；动态频谱接入；拥塞率；信道预留；马尔科夫模型　

Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　０ｎ　Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　Ｒａｄｉｏ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　

ＷＡＮＧ　Ｚｈｏｎｇ．ｗｅｉ　，ＪＩＡ　Ｚｈｅｎ．ｈｏｎｇ　，ＱＩＮ　Ｘｉ．ｚｈｏｎｇ　，ＸＩＡ　Ｘｉａｏ．ｙａｎ　，ＤＥＮＧ　Ｌｅｉ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ　８３００４６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｕｂｓｉｄｉａｒｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｍｏｂｉｌｅ　ｉｎ　Ｘｉｎｊｉａｎｇ，Ｕｒｕｍｑｉ　８３００６３，Ｃｈｉｎａ）　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆｔｈｅ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｅｍａｎｄ　ａｎｄ　ｓｕｐｐｌｙ　ｏｆ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｉｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｉｓ　

一种基于模糊Q学习算法的认知无线电频谱分配策略

第２７卷第２期　２０１３年３月　湖南工业大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＶＯ１．２７　ＮＯ．２　Ｍａｒ．２０１３　

ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１６７３—９８３３．２０１３．０２．０１６　

一种基于模糊Ｑ学习算法的认知无线电频谱分配策略　

徐勇，果鑫，刘丰年，文鸿，张文平，李长云　

（湖南工业大学计算机与通信学院，湖南株洲４１２００７）　

摘　要：认知无线电是一种智能推理学习的通信系统，为了实现认知无线电频谱分配智能学习过程，引　入模糊Ｏ学习方法。认知用户通过在线Ｑ学习来调节模糊推理系统，得到最优的频谱分配模糊规则，实现自　

适应的频谱分配方案。最后将模糊Ｏ频谱分配算法与非智能学习算法（模糊频谱分配算法以及随机分配算法）　

进行比较，仿真结果证明了该方案能在一定程度上提高系统带宽收益，同时降低系统的冲突率。　

关键词：认知无线电；自适应；模糊Ｑ；频谱分配；带宽收益；冲突率　

中图分类号：ＴＮ９１５．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３－９８３３（２０１３）０２－００７４－０５　

Ａ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｆｕｚｚｙ　Ｑ　

Ｌｅａｒｎｉｎｇ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　Ｒａｄｉｏ　

Ｘｕ　Ｙｏｎｇ，Ｇｕｏ　Ｘｉｎ，Ｌｉｕ　Ｆｅｎｇｎｉａｎ，Ｗｅｎ　Ｈｏｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｎｐｉｎｇ，Ｌｉ　Ｃｈａｎｇｙｕｎ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　Ｈｕｎａｎ　４１２００７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｒａｄｉｏ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｒｅａｓｏｎｉｎｇ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｆｕｚｚｙ　Ｑ　ｌｅａｍｉｎｇ　

认知无线电系统中频谱分配综述

洪波

【期刊名称】《电信快报：网络与通信》

【年(卷),期】2009(000)003

【摘要】认知无线电是一种新的智能无线电技术,它通过动态地接入频谱为用户提供高容量的服务,能极大地改善现有的低效的频谱利用率.文章主要对认知无线电中频谱分配进行了分析,其重点是对现有的频谱分配方式进行分类,分析它们各自性能,对基于图论、博弈论、定价拍卖和干扰温度等四种常见的频谱分配模型进行了阐述.

【总页数】4页(P29-32)

【作者】洪波

【作者单位】重庆邮电大学通信新技术应用研究所,重庆市,400065

【正文语种】中文

【相关文献】

1.一种认知无线电系统频谱分配和频谱感知联合设计 [J], 胡首都;郭龙;仵国锋

2.认知无线电系统中利用模糊逻辑的频谱分配 [J], 文凯;付玲生;傅小玲

3.认知无线电系统中的自适应动态频谱分配方法 [J], 苏曦;沈树群;冯志勇;陈星

4.认知无线电系统中三维联合频谱分配算法 [J], 谢玉鹏;谭学治;马琳;黄昊;田野;吴海燕

5.认知无线电系统基于动态功率控制的频谱分配 [J], 张国斌;宋建勋;韩涛

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认知无线电频谱分配的博弈论方法

《认知无线电频谱分配的博弈论方法》总结

张烨，龚晓峰 2009

摘要：问题：认知无线电中频谱分配问题备受关注，分配给用户的频谱资源却在时间或空间上存在不同程度的闲置。分析：为了提高频谱分配，需要涉及大量策略选择问题，可以利用博弈论的相关原理进行分析研究。解决问题方法：建立合适的认知无线电频谱分配问题的博弈论框架，从而促进无线通信的发展。

1、提出问题：无线通信技术不断发展，人们对无线通信需求不断增长，适用于无线通信的

频谱资源变得日益紧张，提高频谱利用率是当前亟待解决的问题。

2、分析问题：

2.1认知无线电技术：通过对周围环境的感知，动态改变传输功率、载频、调制方式等传输参数以适应运行环境的变化，从而提高频谱利用率[。

2.2认知无线电的频谱分配技术

2.2.1问题:在认知无线电中，频谱分配是根据需要接入系统的节点数目及其 QoS

要求将频谱分配给一个或多个指定节点。

2.2.2分析：（1）因此需要一种更为有效的频谱分配方法从而在各地区和各时间段里有效地利用空闲频谱，提高频谱利用率。频谱分配策略的选择直接决定系统容量、频谱利用率以及能否满足用户因不同业务而不断变化的需求。

（2）认知无线电的频谱分配原则:1)保证灵活性。2）应能提高系统性能。3）应尽量减小信令开销和计算量。

2.3.1问题：图论模型和定价拍卖模型都有很大的局限性，无法更好推动认知无线电频谱分配问题。

2.3.2分析：在频谱分配算法设计过程中，设计了大量的策略选择问题，因此需要提出新的频谱分配模型。

2.3.3解决方法：对于涉及策略选择的频谱分配问题，可以利用博弈论对相关的自适应算法进行分析。在分析过程中，主要需要确定以下四个方面的问题：(1) 算法是否具有稳

定状态；(2) 这些稳定状态是什么；(3) 这些稳定状态是否满足需要；(4) 算法收敛到稳定状态所需要的约束条件

图（1）认知无线电博弈论分析流程

1）论证算法具有稳定状态。在多数博弈论模型里，分布式算法的稳定状态为纳什均衡。

认知无线电中的联合准则频谱分配算法

刘玉涛;蒋梦雄;徐聪;谭学治

【摘要】动态频谱共享技术允许认知用户接入未授权的频谱,可以有效地提高频谱资源的利用率.针对图论着色算法中产生的单轮分配聚集现象,提出了基于协作式最大化频谱总效用和协作式最大化比例公平的联合准则算法.该算法在计算节点间的着色标号时采用不同的准则,进而提高了用户间分配的公平性,同时降低了时间开销.%The dynamic spectrum access technology can achieve near-optimal

spectrum utilization by allowing cognitive users to sense and utilize

available spectrum opportunistically. Aiming at the "phenomena of once-assignment aggregation" of the graph coloring algorithms, a novel joint

rules algorithm based on the collaborative max sum bandwidth rule and

collaborative max proportional fair rule is proposed. The algorithm uses

two different rules when calculating the node label, through which the

allocation fairness between the cognitive users is improved, and the time

overhead is reduced at the same time. Simulation results verify the

认知无线电

摘要

I

摘要

认知无线电(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Joseph Mitola博士的奠基性工作，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。随着无线通信技术的发展，一个日益严峻的问题摆在了我们的面前，那就是频谱资源日趋缺乏。但是另一方面，无线频谱资源在空间和时间上存在着不同程度的闲置，于是人们提出了认知无线电技术。认知无线电网络中的用户能感知周围的无线环境，并能择机进入频谱，从而提高了频谱利用率和实现了频谱的灵活分配。

本文主要对认知无线电的动态频谱分配算法进行了研究。频谱的灵活应用要求认知无线电系统能够动态地分配频谱资源，包括要为主用户的出现实现退避和切换功能，因此，频谱分配是能否充分高效利用空闲频谱的关键技术。

本文首先对认知无线电作了简要的介绍，阐述了认知无线电的概念、功能以及发展状况等。然后介绍了认知无线电关键技术及频谱分配方法，并分析了现有算法的优缺点。

关键词：认知无线电，频谱分配，图论着色，用户需求，公平。

I

Abstract

Cognitive radio (Cognitive Radio, CR) and foundation of the concept originated

in 1999 Dr Joseph Mitola, its core idea is CR with learning ability, can with the

surrounding environment, mutual information, to perceive and utilize the available

spectrum in the space, and limit and reduce conflicts occur. With the rapidly

development of wireless mobile communication technology, anincreasingly severe

基于粒子群算法的认知无线电频谱分配算法

龙源期刊网

基于粒子群算法的认知无线电频谱分配算法

作者：张北伟朱云龙胡琨元

来源：《计算机应用》2011年第12期摘要:对认知无线电空闲频谱分配过程中整体性能优化问题，建立了频谱资源受限情况下实现系统总带宽收益最大化、认知用户接入公平性最优的多目标模型，并结合问题特点设计了基于粒子群优化算法的智能求解算法，给出了具体的实施步骤。从系统总带宽收益、用户接入公平性和系统整体性能3个方面，仿真比较分析了所提算法同协作最大化带宽总收益和协作最大化比例公平性准则下的敏感图着色算法的性能，结果表明该方法实现了系统总带宽收益和用户公平性的折中，整体性能优于敏感图着色算法。关键词:认知无线电；频谱分配；图论着色；粒子群优化算法

中图分类号: TN92;TP391.9 文献标志码:A

Abstract: A multiobject optimization model was constructed concerning the overall

performance optimization problem of cognition radio system in the process of idle bands allocation.

The model realized the maximization of system’s total bandwidth benefit and second user’s access

fairness. An intelligent optimization algorithm as well as its concrete implementation were given,

which is based on Particle Swarm Optimization (PSO). Simulations were conducted to compare the proposed method with the ColorSensitive Graph Coloring (CSGC) algorithm under the CollaborativeMaxSumReward (CSUM) and CollaborativeMaxProportionalFair (CMPF)

多用户认知无线电OFDM系统的资源分配算法

第41卷第7期

Vol．41No．7计算机工程

ComputerEngineering2015年7月

July2015

·移动互联与通信技术·文章编号：1000-3428（2015）07-0111-04文献标识码：A中图分类号：TP393

基金项目：中国科学院战略性先导科技专项基金资助项目（XDA06011100）。

作者简介：卢云波（1990－），男，硕士研究生，主研方向：宽带无线通信，认知无线电技术；唐亮，副研究员、博士；郝李欣，硕士研究生；

俞凯、卜智勇，研究员、博士。

收稿日期：2014-07-28修回日期：2014-08-31E-mail：yblu@mail．ustc．edu．cn多用户认知无线电OFDM系统的资源分配算法

卢云波1，2，唐亮2，4，郝李欣2，3，俞凯2，卜智勇2

（1．中国科学技术大学自动化系，合肥230026；2．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050；

3．中国科学院大学，北京100049；4．上海瀚讯无线技术有限公司，上海200335）

摘要：认知无线电（CＲ）可用于提高无线频谱资源利用率，正交频分复用（OFDM）则是一种理想的CＲ系统调制

技术。针对基于OFDM的认知无线电系统特性，提出一种多用户认知OFDM系统的资源分配算法。根据比例公

平原则分配子载波，通过注水法分配功率，使认知用户不干扰授权用户正常通信，同时兼顾公平比例原则，实现认

知用户系统总容量最大化。仿真结果表明，该算法能在保证用户公平性的前提下，有效提高频谱利用率，并且算法

复杂度较低。

关键词：认知无线电；正交频分复用；资源分配；功率约束；干扰约束；比例公平

中文引用格式：卢云波，唐亮，郝李欣，等．多用户认知无线电OFDM系统的资源分配算法［J］．计算机工程，2015，

41（7）：111-114，119．

英文引用格式：LuYunbo，TangLiang，HaoLixin，etal．ＲesourceAllocationAlgorithmforMultiuserCognitiveＲadio