WSN中基于認(rèn)知無線電的動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)研究.pdf

1、眾所周知，無線頻譜資源是當(dāng)今社會最為寶貴的資源之一，但隨著社會的不斷發(fā)展和科技的日新月異，無線頻譜資源卻越來越緊張，同時(shí)利用無線通信的設(shè)備卻越來越多，尤其是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的大量鋪設(shè)，眾多的傳感節(jié)點(diǎn)均需要通過無線通信的方式將它們感知的環(huán)境信息，傳遞到遠(yuǎn)端的控制節(jié)點(diǎn)，因此需要大量的通信頻譜資源。而傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式大大限制了頻譜的利用率的提升。緩解這種狀況的主要途徑是進(jìn)行頻譜資源的靈活分配，而結(jié)合認(rèn)知無線電這種具有發(fā)現(xiàn)“頻譜空

2、洞”并合理利用該頻段的能力的技術(shù)，應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，將極大地緩解制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）頻譜不夠用的問題。
　　本課題源于導(dǎo)師的國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）“基于聯(lián)盟博弈認(rèn)知模型的動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)研究”（編號：2009AA1Z241）和國家重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃973課題“物聯(lián)網(wǎng)混雜信息融合與決策研究（編號：2011CB302903）”。本文研究并實(shí)現(xiàn)了一種運(yùn)用聯(lián)盟博弈思想和分布式數(shù)據(jù)處理理念的認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（C

3、RWSN）的動(dòng)態(tài)頻譜管理的設(shè)計(jì)。
　　本文第一部分為了優(yōu)化CRWSN網(wǎng)絡(luò)的頻譜調(diào)度和分配，首先通過引入聯(lián)盟博弈的思想提出了一種基于RSSI的類蜂窩式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的CRWSN通信結(jié)盟模型，并將最大化系統(tǒng)的吞吐量作為數(shù)學(xué)模型的求解目標(biāo)，隨后設(shè)計(jì)出了基于離散隨機(jī)逼近的通信盟頻譜調(diào)度算法并聯(lián)合注水算法共同求解，算法定義了通信聯(lián)盟盟內(nèi)和盟間的接入方式和通信協(xié)議。最后利用聯(lián)盟形成博弈理論中的Dhp?T?和DC?T?準(zhǔn)則分析了算法的穩(wěn)定性。

4、　　本文的第二部分闡述了基于Spark分布式處理平臺的離散粒子群優(yōu)化算法（DPSO）的頻譜調(diào)度設(shè)計(jì)與仿真。優(yōu)化了在CRWSN下節(jié)點(diǎn)眾多而導(dǎo)致的調(diào)度時(shí)間過長、通信延時(shí)的問題。本部分首先介紹了傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法以及離散的粒子群優(yōu)化算法，繼而提出了基于分布式處理平臺Spark的并行化頻譜粒子優(yōu)化算法。然后詳細(xì)的介紹了如何從頻譜粒子初始化，到頻譜粒子的更新到最后頻譜粒子的取舍的算法。最后通過歐盟的種子項(xiàng)目（SEEDS）仿真了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)