多用户协作网络中的中继和频谱分配方案探讨

龚霞　陈华南　朱永庆

现有的对认知协作网络中中继分配和频谱分配方案的研究大多都是基于单用户的，很少考虑到实际网络中多用户共存且同时有传输需求的情况，造成用户体验差等情况，为了解决这种问题，在保证用户基本通信条件的基础上，分别基于网络吞吐量最大、网络中断概率最小和网络能耗最小三个不同的网络目标，提出了三种多用户协作网络中的中继和频谱分配方案，并运用频谱聚合技术将分配给同一用户或中继的频谱聚合在一起进行数据传输服务。分析表明，所提算法提高了网络的性能，改善了用户体验，达到了节能的效果。

中继分配 频谱分配 网络吞吐量 网络中断概率

1 引言

由于近年来无线通信技术的不断发展、用户数以及用户数据服务速率的大幅提升，使得现有的频谱资源几乎都已被分配完，从而导致频谱资源变得极为稀缺[1]。然而由于频谱固有的分配方式，即分配给某一用户的频谱，当此用户没有传输需求时完全闲置，使得本就稀缺的频谱资源利用率极低。为此，提出了基于认知无线电的频谱感知技术，通过感知网络中的频谱状态，使有传输需求的用户动态接入空闲频谱，提高了频谱利用效率[2]。

但是，在认知无线电中，感知到空闲的频谱往往都是非连续的，然而碎片化的频谱大多难以满足如今高速发展的网络中进行数据传输的带宽需求[3]。并且，当网络中的用户数不断增加时，采用现有的连续频谱分配方式，不仅无法充分利用网络中现存的离散频谱资源，而且还会对已有的连续频谱资源进行分割，导致系统中频谱碎片数量的增加，而这些碎片很可能难以满足单个用户的带宽要求[4]。……