量子遗传算法用于认知无线电频谱分配的应用研究 第10页
基于定价拍卖的频谱分配算法拥有较小的信令开销的优点。
从以上的介绍中我们可以看出，基于图论的频谱分配模型和基于定价拍卖的频谱分配模型充分利用了经典数学和微观经济学理论，为认知无线电中的频谱分配提出了解决问题的框架，基于此两类模型的具体算法也得到了广泛的研究。然而，为了推动认知无线电频谱分配技术的不断发展，提出新的频谱分配问题模型成为了普遍的迫切需要。
三、干扰温度模型
2003年，FCC引入了干扰温度(Interference Temperature)的概念来量化和管理干扰[30]。干扰温度的概念与噪声温度的概念等价，它是干扰的功率及其相应带宽的度量。
四、博弈论模型
博弈论是研究决策主体的行为发生直接相互作用时候的决策以及这种决策的均衡问题的理论，将它引入认知无线电系统中，可以分析和解决认知无线电中各用户竞争频谱的分布式行为问题。文献[31]给出了认知无线电网络中的博弈论模型，并利用该模型分别分析了认知无线电的功率控制，呼叫准入控制和干扰避免。假设一个分布式的认知无线电网络，由Ⅳ个发射接收对组成，节点是固定的，
或者移动得很慢，可测量可用频谱并决定传输信道。假设有足个频率信道可以用
来传输，K<N，系统工作在非独占式频谱共享方式下，即允许多用户共享一个信
道在同一时刻传输，用户通过选择一个合适的传输频率，有效地建立一个具有降
低共道干扰的信道复用分布图。网络中的用户具有同样的行动集和相应于可能的
行动的效益函数。
由于博弈者均独立进行决策并且受到其他博弈者决策的影响，博弈结果分析
的一个关键问题是判断对于信道选择算法是否存在收敛点，且这个收敛点对于任
何用户都不会偏移，也就是纳什均衡.
博弈论模型的性能依靠效益函数的选择，这些函数刻画了用户在某个特定信道上获得的性能收益。效益函数不是唯一的，但要选择对于某个特定的应用具有物理意义的函数，而且还要保证算法具有均衡收敛的特性。
五、几种模型的比较
于扰温度摸型是一种管理干扰的新机制。可以在允许一定干扰的前提下，使原有频段容纳更多用户，更好地提高频谱利用率，博弈论模型可以用于分析认知无线电系统的分布式行为。拍卖竞价模型可以用于协商频谱接入机制下的频谱分配。图论着色模型是一种“0，1模型”，建模分析的信息均可以用标志“0”和“1”表示，相对于其它模型而言分析较为筒单，性能测试也较为准确。
基于上述分析与研究，本文决定采用图论着色模型结合本文第二章所说的优化算法来研究频谱分配问题。
3.1.4 国内外研究现状
由于认知无线电网络中用户对带宽的需求、可用信道的数量和位置都是随时变化的，灵活有效的频谱分配算法显得至关重要。为此，国内外各研究机构开展了大量的工作，一些研究成果也已经得到了公认。
(1)频谱共享池(spectrum Pooling)[32]
为解决认知无线电中的频谱分配问题，认知无线电概念的提出者Joseph Mitola博士提出了频谱共享池这一策略。频谱共享池的基本思想是将一部分分配给不同业务的频谱合并成一个公共的频谱池，并将整个频谱池划分为若干个子信道，因此信道是频谱分配的基本单位。基于频谱共享池策略的动态频谱分配实质上是一个受限的信道分配问题，以最大化信道利用率为主要目标的同时考虑干扰的最小化和接入的公平性。
(2)下一代(neXt Generation)计划
为开展如何更有效地利用频谱资源的问题的研究，美国国防高级研究计划局（The Defense Advanced Research Project Agency，DARPA）启动了下一代XG计划[33]，主要致力于开发允许多用户共享使用频率的技术。其中，实现灵活的频谱分配是XG计划的主要目标之一，如何检测并描述无线电环境，辨认可用频谱以及合理分配频谱构成了整个XG计划频谱共享研究的核心。
(3)端到端可重配置(End-to-End Reconfigurability，E2R)
E2R是欧洲委员会第优框架项目(the 6th Framework Programmer of the European commission)的一个综合性项目[34]。E2R系统可为多种空中接口、协议和应用提供通用的平台和相关的工作环境，通过基于认知算法的可升级和可重配置的架构来优化资源利用;同时可重配置性可以灵活地修改相关设备的软件设置，提高网络和设备的性能。
(4)IEEE802.16h
为解决WiMAX发展的频谱匾乏问题，EIEE082.16成立了IEEE802.16h工作组[35]，致力于改进诸如增强的媒体接入控制等机制，以确保基于IEEE 802.16的免许可证系统之间的共存，以及与有主用户系统之间的共存。IEEE 802.16h使WiMAX能够满足FCC的要求，作为次用户使用空白的地面电视频道。在标准修订完善的过程中，灵活高效的频谱分配策略是无线资源管理方向研究的重点。
(5)IEEE802.22
2004年，EIEE正式成立IEEE802.22工作组[36]，致力于WRAN标准的制定，目的是使用认知无线电的技术，将分配给电视广播的VHF/UHF频带(北美为54MHz-862MHz)的频率用作无线宽带接入。在标准的制定过程中，WRAN小区与主用户小区的共存问题引起了业界的广泛研究。
(6)国家高技术研究发展计划(863计划)
在国内，国家高技术研究发展计划(863计划)于2005年7月设立课题研究认知无线电技术，电子科技大学、西安电子科技大学、西安交通大学参与了本课题，对认知无线电物理层和媒质接入控制(MediumAccesscontrol，MAC)层关键技术、协议体系结构、应用场景分析等方面做了具体深入的研究，电子科技大学提交的《认知无线电中的RRM技术研究》报告[37]就认知无线电中的频谱分配问题提出了不少新的理论，受到课题评审委员会的充分肯定。
另外，国内外学者针对认知无线电中的频谱分配问题还发表了不少学术论文，在其中提出一些具体的频谱分配算法，例如，Cao等人在基于定价拍卖的模型下提出了本地议价算法[38]，采用公平的业务保证机制，有效的提高频谱分配的公平性，增大系统容量，降低了系统的复杂性;peng和zheng等人相继提出的标签机制，可区分用户的优先级，提高系统性能[14][17];Zheng等人提出基于设备的频谱管理方案[39]。
总之，国内外对于认知无线电中频谱分配问题的研究一直没有间断过，各种理论框架和协议算法不断涌现，为更加合理有效的利用频谱资源做出了努力，也为认知无线电的长足发展奠定了基础。
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