基于认知无线电技术的动态频谱分配方案研究

【文章摘要】

本文在分析认知无线电技术及其相关问题的基础上，提出一种基于认知无线电技术的动态频谱分配方案，并通过仿真实验对于该方案的可行性进行分析验证，以促进无线网络基础的进一步发展与推广应用。

【关键词】

认知无线电技术；动态频谱；分配； 无线传输

认知无线电技术是无线网络信息技术不断发展以及推广应用基础上，为满足无线网络数据信息传输客户更高的网络信息传递与通讯需求而应用实现的一种技术手段，它不仅能够实现数据信息传输过程中用户终端所处环境频谱资源以及空闲信息的自适应感知，同时也能够通过动态频谱分配技术有效的解决数据信息传输与资源分享过程中的传输拥堵、资源稀缺等问题，能够为移动无线客户提供高效稳定以及安全可靠的无线传输与网络分享服务。近年来，随着无线电技术的发展以及在实际中的推广应用，人们在实现无线网络自由接入的情况下，对于无线电技术以及无线网络资源的需求也越来越高，这样一来就造成无线网络所传输分享的资源日益紧缺，使当前的无线网络资源分配模式受到较大的考验，针对这种情况，采用认知无线电技术实现无线网络资源的实时有效以及合理分配，保证无线网络客户信息传输与资源分享的安全性、高速性、有效性已经逐渐成为无线网络技术领域中研究和关注的重点。下文将通过对于认知无线电技术及其相关问题的分析概述，借助认知无线电技术在网络信息传输应用中资源信息分配优势，提出一种基于认知无线电技术的动态频谱分配方案，并通过仿真实验对该方案的可行性进行验证论述，以促进无线电技术及其在网络信息传输中的推广应用。

1 认知无线电技术及其相关问题的分析

传统的网络传输与信息资源分配技术条件下，所实现的网络资源分配与利用的概率最高约为85%，并且随着无线网络技术的进一步发展以及使用客户数量的增多、对于无线网络传输要求的进一步提升，这种网络传输与资源分配技术所能够实现的信息资源传输分配现状已经越来越不能够满足发展的需求，针对这种情况，结合认知无线电技术进行资源信息传递分配的结构原理，在实现资源信息传输分配过程中不仅能够结合当前所处的环境对于无线电网络传输频谱中的空闲资源与信息进行自适应感知，同时还能够借助动态频谱分配技术实现空闲资源的合理分配，从而解决无线电传输资源紧缺与通讯通道拥堵等情况，对于保证无线电客户信息传递的高效性以及安全性有着重要的积极作用和意义。

在认知无线电技术支持下的无线网络空闲资源动态合理分配的实现，主要是由于借助认知无线电技术实现的网络通讯连接中，相关的网络连接节点能够进行环境感知以及通讯传输参数资源的重新配置，这是之前所应用的无线电技术所不具备的作用功能。尤其是随着无线网络环境下频谱资源紧缺现象的日益严重以及频谱资源利用率比较低等相关问题的日益突出，利用认知无线电技术实现频谱资源的有效利用与合理分配已经越来越受关注和重视。需要注意的是，在现有的研究成果中对于基于认知无线电技术的动态频谱分配方案的相关研究仍存在有一定的问题，像在进行无线网络环境中的空闲频谱资源以及信息的属性特征的描述、满足无线网络传输媒介与信息资源本身的多样性特征下的动态频谱分配需求、实现空闲频谱资源利用率和网络传输频谱的灵活切换之间的联合优化等，都是基于认知无线电技术的动态频谱分配方案研究中所存在的突出问题，也是当前关注和需要进行研究解决的重要问题。

2 基于认知无线电技术的动态频谱分配方案

对于基于认知无线电技术的网络信息通讯传输特征的分析，根据当前网络信息传输的严峻形势以及人们对于网络信息传输的更高要求，在分析现有的认知无线电技术网络环境下数据信息通信传输问题的情况下，本文所提出的认知无线电技术的动态频谱分配方案主要是由认知用户终端与网络通讯传输端口共同进行数据信息传递的参与决策，并在参与决策过程中实现动态频谱的优化配置的分配解决方案。该方案在实际分配与解决中主要包括认知用户终端以及网络终端两个重要端口与核心计算配置区域，其中，认知用户终端在实现动态频谱的计算分配中，主要是结合当前网络环境下无线网络的接入需求以及网络信息传输需求，通过多属性解决方案进行空闲频谱资源的计算分配，同时，在网络终端通过联合匹配优化计算方法对于网络传输环境下的空闲频谱资源进行计算和合理配置应用，以满足网络通讯传输需求，解决网络传输中的频谱资源紧缺和资源利用率较低的问题。如下图1 所示，即为本文所提出的基于认知无线电技术的动态频谱分配方案的结构示意图。

图1 基于认知无线电技术的动态频谱分配方案的结构示意图

根据上图所示的基于认知无线电技术的动态频谱分配方案，在实际应用中该方案主要包括留个结构功能，即频谱分配与决策功能、性能评估功能和频谱排序选择功能、通讯功能、终端感知功能等。其中，频谱分配与决策功能主要是在收集认知用户空闲频谱资源检测和应用需求的基础上，结合网络传输环境中的资源通信传输情况，进行新的分配决策的制定，以实现网络空间资源的合理、有效分配；性能评估功能主要是通过网络系统中的频谱分配决策历史信息的记录，再加上对于认知用户终端反馈信息的收集，实现频谱分配决策的制定；该分配方案中的频谱排序选择功能主要是结合网络服务应用的质量需求，再加上对用户的空间资源喜好程度的分析，以实现空间资源的分配，保证用户的空间资源服务质量。此外，终端功能是对于认知用户的无线网络服务以及空间资源需求的感知，是实现动态频谱分配的重要依据和参考。其中，在上述动态频谱分配方案中，频谱分配中的排序选择功能结构模块在实现动态频谱的排序选择中，主要是通过相关计算实现动态频谱与空间资源的选择分配，一般情况下，进行动态频谱选择排序所使用的计算方法为多属性决策方法。比如，在一个认知用户为i 的无线网络结构中，如果假设能够进行使用的频谱资源中的空闲频谱资源数为m，其空闲频谱资源的属性指标特征为k 个，并在假设空闲频谱资源属性特征权重向量为W 的情况下，就可以进行空闲频谱资源选择问题的正理想解和负理想解，分别用下列计算公式（1）和计算公式（2）进行表示。

（1）

（2）

根据公式，在计算出公式中的距离值的情况下对于各个空闲频谱资源以及分配理想方案的相对贴近度进行计算，以实现动态频谱的合理有效分配。

3 结束语

本文中所提出的基于认知无线电技术的动态频谱分配方案经仿真实验验证，具有一定的可行性，能够在实际网络空闲资源分配中进行实践应用。需要注意的是，在实践应用中应注意避免该方案中存在的缺陷，以真正确保互联网通讯传输的安全高效。029