基于功率约束及节点频谱选择的认知协同路由-重庆邮电大学学报.pdfVIP

第２８卷第５期 重庆邮电大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．２８　Ｎｏ．５ ２０１６年１０月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｏｃｔ．２０１６ ＤＯＩ：１０．３９７９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３８２５Ｘ．２０１６．０５．００９ 基于功率约束及节点频谱选择的认知协同路由 万智萍 （中山大学 新华学院，广州５１０５２０） 摘　要：为了提升认知无线网络的数据传输效率，优化节点能量负载，提出一种协同路由算法。基于覆盖与底层技 术的协作设计一种协同网络架构，该架构针对网络频带表现多样化提供了一种新的频谱选择策略，提升频谱资源 效用。结合协同网络频谱选择时的干扰特性，根据频谱、干扰和功率约束关系，提出最大化链路容量的频谱及节点 功率分配方法。在协同路由设计上引入了频谱效用参数，参数的度量标准涉及节点剩余能量和链路容量，以优化 路由节点能量负载和传输效率为目的。仿真对比结果表明，算法有效地利用信道接入机会进行数据转发，提高了 传输效率，相比基于竞争进化算法的多播路由方法，数据包传递成功率提升了１．４％，平均网络吞吐量高出８．４％， 平均节点剩余能量高出３．２％，在均衡节点负载上性能良好。 关键词：认知协同路由；底层和覆盖网络；频谱选择；传输效率；能量负载 中图分类号：ＴＮ９２；ＴＰ３９３．０　　　　　　　　文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３８２５Ｘ（２０１６）０５０６６７０５ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｒｏｕｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｐｏｗｅｒｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ａｎｄｎｏｄｅｓｅｌｅｃｔｓｐｅｃｔｒｕｍ ＷＡＮＺｈｉｐｉｎｇ （ＸｉｎｈｕａＣｏｌｌｅｇｅ，ＳｕｎＹａｔＳｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０５２０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｌｏａｄｏｎｃｏｇｎｉｔｉｖｅｒａｄｉｏｎｅｔｗｏｒｋ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｃｏｖｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄａｎｅｗｓｐｅｃｔｒｕｍｐｏｌｉｃｙｃｈｏｉｃｅｆｏｒｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ ｂａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｓｐｅｃｔｒｕｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｄｎｏｄｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｏｆｍａｘｉｍｉｚｅｌｉｎｋｃａｐａｃｉｔｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋｓｐｅｃｔｒｕｍ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｓｐｅｃｔｒｕｍｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｓｐｅｃｔｒｕｍｕｔｉｌｉｔｙｐａｒａｍｅｔｅｒｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｃｏｌｌａｂｏ ｒａｔｉｖｅｒｏｕｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｒｏｕｔｉｎｇｎｏｄｅｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｒｅｌａｔｅｄｔｏ ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｅｎｅｒｇｙａｎ