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认知无线电网络中的频谱分配技术研究本文由mclj1贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 北京邮电大学 硕士学位论文 认知无线电网络中的频谱分配技术研究 姓名：薛钰 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：曾志民 20080226 北京邮电人学硕上学位论文 摘要 认知无线电网络的频谱分配算法研究 摘 要 无线频谱的紧缺是限制无线通信和业务应用持续发展的瓶颈， 认知无线电通过对授权频谱进行“二次利用”的方式，为缓解频谱资 源缺乏与日益增长的无线接入需求之间的矛盾提供了一个可行的思 路。这种新的无线接入技术通过对无线环境的认知，搜索可用的无 线资源，进行动态的频谱分配，从而提高通信系统的容量和频谱利 用率，现已成为无线通信领域的研究热点。认知频谱分配作为认知 无线电的关键技术，能够针对无线环境，有效利用网络资源，提高 系统容量，对改善认知无线电系统的性能起决定性作用。 本文主要分析了课题的研究背景，并针对认知无线电系统的频 谱分配模型和算法进行了全面深入的研究。首先简要介绍了认知无 线电系统的基本概念和关键技术，并简要分析了认知无线电网络中 频谱分配技术的两种分配类型，在接下来的第三和第四章节中详细 论述了本论文完成的工作，主要就认知无线电的频谱分配算法和需 要进行频谱分配用户的分簇机制进行了深入的研究。 在第三章中首先对基于图着色理论模型进行了分析和研究，在 此基础上对现有的几种经典分配算法进行了总结分析。针对其中三 种基本算法，通过增加信道权值，提出了三种改进型频谱分配算法， 最后对算法的吞吐量，公平性及复杂度等方面性能进行了仿真比较 分析，并对其实际的适用性进行了总结。 在第四章中研究了分布式认知无线电网络的分簇机制，在深入 研究了当前认知无线电网络特点及其用户组网特点的基础上，针对 移动用户可用信道差异下的资源分配受限问题，引入可用信道相似 性的概念，提出了基于相似性的自适应频谱分簇算法，分析与仿真 结果表明，本算法提高了系统的链路平均可用信道数，降低了单位 时间内的簇首更新次数，相比传统的分簇算法，提高了系统的稳定 性，节省了开销，能够提高频谱的利用效率。 关键词：认知无线电频谱分配图着色理论 自适应分簇 北京邮电人学硕上学位论文 ， （） ， ， ， ， ， ， ， ， 北京邮电大学顾十学位论文 ， ， ， ， ， ， （） ， ， ， ： 北京邮电大学硕士学位论文 致谢 缩略语 英文缩写 英文全拼 中文 放大中继 自动重传请求 自适应频谱无线电 伯克利仿真平台 基于相似性的自适应分簇 周期平稳过程特征检测 认知无线电 认知无线电网络 合作最大化最小带宽算法 合作最大化和带宽算法 合作最大比例公平算法 用户端设备 国防高级研究计划署 分布式带宽公平算法 分布式冲突贪婪算法 分布式冲突贪婪带宽算法 分布式贪婪算法 分布式公平算法 动态频率选择 动态频谱分配 直序列超宽带 联邦通信委员会 博弈论 高速下行分组接入 酉电气电子工程师学会 脉冲软件智能无线电 国际电信联盟 最小节点标识 本振泄漏 第页，共页 北京邮电人学硕：学位论文 致谢 。 。多频带正交频分复用 多频带交频分复用 最大节点度 分布式随机算法 分布式带宽随机算法 软件定义无线电 空时块码 英国通信办公室 个人通信业务 部分观察马尔可夫决策过 佳 程 服务质量 发送功率控制 媒体接入控制 国家无线电网研究实验床 超宽带 无线区域网络 无线局域网络 无线个域网 下一代无线通信 第页，共页 独创性（或创新性）声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名：鞋同期：一 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定） 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。 非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 日期：迎厘！三！堑 导师签名： 窜吉对 同期： 丝！星：三：鲨 北京邮电大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 论文研究的背景和意义 随着飞速演进的无线技术不断朝着宽带化、无缝化、智能化等趋势发展，尤 其是随着无线局域（， ）技术、无线个域网 （ ）技术的发展，越来越多的人通过这些技 术以无线的方式接入互联网，在无线通信的技术发展上我们不得不面对的瓶颈之 一与挑战之一就是频谱资源的不足。目前，世界各国政府的无线频谱资源管理部 门已将以下的频谱资源基本上分配殆尽，随着无线通信业务需求的快速增 长，目前可分配频谱资源变得越来越稀缺，特别是随着无线局域网、无线个域网 等技术的迅猛发展，各种数据及多媒体业务对带宽的需求也越来越迫切。但是， 根据相关检测发现无线频段的使用是严重的“贫富不均”：有些频段异常拥挤，而 有些频段大部分时间则处于闲置状态，据统计已经分配的频谱资源中有以上 没有得到充分的利用，显然，这和当前广泛关注的频谱资源短缺相互矛盾。以美 国为例，美国联邦通信委员会（， ）的大量 研究报告说明频谱的利用情况极不平衡，一些非授权频段占用拥挤，而有些授权 频段则经常空闲【】。来自美国国家无线电网络研究实验床（， 由项目的一份测量报告表明以下频段的平均频谱 利用率仅有【。因此近几年来，能够对不可再生的频谱资源实现再利用的 频谱共享技术受到了人们的广泛关注。 为了提高频谱利用率，解决这种短缺资源没有有效利用的问题，现有方法主 要有两种，如图所示，一种是在现有通信网的基础上采用更为先进的技术， 如链路自适应技术、先进的调制编码技术以及多天线技术等；另一种是研究新的 共享频谱的网络，这些频谱共享技术，如工业、科学和医用频段开放接入、工作 于频段的超宽带（， ）系统与传统窄带系统共 存等技术通常应用于固定频段的共享，或受限于发送功率的短距离通信，但是这 些技术在提高频谱利用率的同时却增加了干扰，限制了通信系统的容量和灵活 性。从而一种新的智能频谱共享技术认知无线电（， ）技术 【巧】应运而生，有效地缓解上述矛盾，解决了部分上述问题，它能够依靠人工智 第页，共页 北京邮电大学硕上学位论文 第一章绪论 能的支持，感知时域、频域、和空间域等三维空间中的无线通信环境，自动搜寻 并利用这些闲置频段，根据一定的学习和决策算法，实时自适应地改变系统工作 参数，动态地检测和有效地利用空闲频谱，理论上允许在时间、频率以及空间上 进行多维的频谱复用，这将大大降低频谱和带宽的限制对无线技术发展的束缚， 因此这一技术被预言为未来最热门的无线技术。 图提高频谱利用率的方式 无线资源需求量的增加，用户对所利用频谱质量的关注，归根到底，是对无 线资源利用率提出的挑战，是希望新兴技术可以满足人们日益增长的资源需求和 品质需求保障。因此，对于无线频谱资源的分配技术研究将是下一阶段无线技术 发展的重要步骤。本文选择了对于认知无线电技术的频谱共享分配技术进行研 究，对其中的合作频谱分配算法和自适应分簇机制进行了深入的研究。 本课题由国家自然科学基金项目、北京邮电大学校定科研项目和华为科技基 金项目支撑。 主要研究内容 本文针对认知无线电网络的网络特点，对其频谱分配技术和分簇组网技术进 行了深入的研究，主要研究内容如下： ，基于图着色理论的频谱分配算法研究：首先研究了图着色理论针对信道 分配问题的理论模型，分析了现有固定拓扑下基于图着色理论的各种不同目标下 的频谱分配算法，并根据性能标准将其分为三类，接着针对其中的三种算法对其 进行了改进，最后对三种改进算法的性能进行了仿真验证和分析比较。 ，基于相似性的自适应分簇算法研究：分析了现有网络的结构和认知无线 电网络分簇的必要性，并针对于分布式认知无线电网络的特点，提出了基于可用 第页，共页 北京邮电人学硕士学位论文 第一章绪论 信道相似性的自适应分簇算法，并与传统的最小节点标识和最大节点度算法进行 了比较，仿真显示此算法可提高网络的链路平均可用信道数，减小分布式通信中 的开销。 论文的结构与安排 本文共分为五章，具体章节内容安排如下： 第一章介绍了本文研究的背景和内容。首先介绍了认知无线电发展的现状和 趋势；然后介绍了认知无线电的基本概念，最后写了本文的研究内容和研究成果。 第二章对认知无线电技术的关键技术和应用做了进一步的研究。首先介绍了 认知无线电技术演进和标准化的现状，以及认知无线电技术的基本原理，接着介 绍了认知无线电网络的关键技术和各技术的特点，最后介绍了现阶段认知无线电 技术在各种不同网络系统中的应用。 第三章对认知无线电网络中的频谱分配算法进行了研究。首先分析了现有解 决频谱分配问题都采用的模型和算法，接着针对于图着色模型分析了现有的三类 频谱分配算法及特点，最后对于无权值的三种基本算法进行了改进，并仿真比较 了三种改进型分配算法的性能。 第四章对认知无线电网络中的自适应分簇机制进行了研究。首先分析了现有 网络分簇的目的和优势，根据认知无线电网络的特点分析了其分簇的必要性，并 提出了一种基于可用信道相似性的自适应分簇算法，并对该机制算法进行了仿真 分析，最后简单分析了此算法的应用。 第五章对本文进行了总结与展望。 第页，共页 北京邮电大学硕二学位论文 第二章认知无线电技术研究 第二章认知无线电技术研究 认知无线电技术 认知无线电的基本术语 所有频谱可分为两类 ，授权频谱（ ）：指那些被通信运营商所拥有的频段，通信运 营商需要为使用这些频段支付费用。 ，非免授权频谱（ ）：指那些免费给任何用户使用的频段。 所有用户可以分为两类 ，授权用户）：又称为主用户、一级用户，指拥有授权频谱的 用户。在传统的静态频谱管理方式下，大部分通信用户都是授权用户，他们独占 某些频段。 ，认知用户（ ，又为 ）：称为二手用户、 二级用户或次用户，不拥有任何频段，而利用空闲频谱进行通信的用户。这类用 户的设备必须由认知无线电支持。 一 空闲频谱 空闲频谱（ ，又称 ）：指在频率上、时间上或空 间上暂时空闲不用的频谱。空闲频谱包括非授权频段频谱和授权用户暂时不使用 的授权频段频谱。 网络组成 ，授权网络（ ）：又称为一级网络，即使用授权频段进行通 信的网络，它们独占某些频段。现有的通信网络基本上都可称为授权网络，比 如蜂窝通信系统和电视广播系统，由授权用户和授权用户的基站等设备构成。 ，认知网络（ ，又称 ， ）：又称为非授权网络、二级网络，不拥有任何频段，使用空 闲频谱进行通信的网络，认知网络可以配置为集中式的基站网络，也可以配置成 分布式的网络或混合式网络。 第负，共页 北京邮电大学硕士学位论文 第二章认知无线电技术研究 认知无线电技术演进 的概念虽新，但其思想已在无线通信的许多领域得到了应用。典型的例 子有：工作于左右的无绳电话系统采用一种信道自动选择机制避免使用已 占用的信道；免授权的个人通信业务（， ）设备 在传输数据之前预先侦听频谱的占用情况，以避免对其他的免授权设备造成干 扰；工作于频段，属于电气电子工程师学会（， ）系列标准的 网络，采用动态频率选择（， ）和发送功率控制（， ）机 制，避免与雷达信号的干扰。此外，高速下行分组接。（， ）、 网络都采用一种认知调制过程，通过 确认用户需要的服务，识别用户工作的最佳环境，进而设定最有效的调制方案、 数据速率及发送功率等以满足用户的服务质量（， ）需求。但 以上这些具有基本认知能力的技术只是功能的极小一部分，这些技术可以按 渐进的方式扩展直到实现承诺的全部性能。 在功能的演进过程中存在多种不同的认识。 一种认识的代表是以为首的瑞典阜家科学院，他们强调软件定义无 线电（， ）是实现的理想平刽。使从预置 ），采用基于模式的推理方式 程序的盲目执行者转变成为无线电领域的智能代理。它可通过无线电知识描述语 言（， 与网络进行智能交流，因此其认知功能的实现主要在应用层或更高层。但这种认 识缺乏相应的具有认知功能的物理层和链路层体系结构的有效支撑。 还有一种认识是以为首的维吉尼亚技术中心提出的【】，他们认为 提出的基于人工智能的认知系统受限于硬件平台的计算能力，且不能够适 应快速变化的网络。指出不一定需要的支撑，采用基于遗传算法 的生物启发认知模型对传统无线电系统的物理层和媒体接入控制（， ）子层的演进过程建模，更适用于可快速部署的灾难通信系统。但 他们仅考虑了单个引擎节点的操作，没有涉及引擎节点在网络中的行为。 提出的功能是以上两种认识的一个相对简化的版本。它建议任意 一无线电只要能够具有自适应频谱感知功能就可称为是。针对频谱利用率低 的现状，提出采用技术实现开放频谱系统，即合法的授权用户具有高的 优先权接入频谱，而具有功能的非授权用户可在对授权用户不造成干扰的情 况下机会接入频谱。目前的应用大多是基于的观点，因此也称为频 谱捷变无线电、机会频谱接入无线电等。 教授结合博士和对认知无线电的解释，于 第页，共贞 北京邮电大学硕：学位论文 第二章认知无线乜技术研究 年重新定义了认知无线电，他认为认知无线电是一个智能无线通信系统，它能感 知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数（比 如传输功率、载波频率和调制技术等），使其内部状态适应接收到的无线信号的 统计性变化，以达到任何时间任何地点高度可靠通信和频谱有效利用的目的。 本文的主要研究以提出的智能技术概念为基础。 认知无线电技术标准化进展 技术已逐步引起人们关注，国外一些大学和科研机构也已积极展开研究。 具有代表性的是由美国国防高级研究计划署（， ）资助的下一代无线通信（ ）项目，主 要研究系统方法和关键技术，以实现基于技术的动态频谱应用；维吉尼亚无 线通信技术中一，（）主要关注基于遗传算法的认知模型的研究及节点引擎 实验床的研发；欧洲通信协会资助的、 和项目主要 关注在混合的多无线电网络中频谱的动态分配和流量控制；该协会同时资助的端 到端重配置网络研究（）项目主要研究如何通过端到端重配置网络和软件无线 电技术将未来不同类型的无线网络融合起来，对基于应用的市场模型、 网络的定价策略和计费策略也进行了初步研究。 与此同时，相应实验系统的研究和开发也取得了一些进展。如开展 了下一代无线通信项目的研发还设计了自适应频谱系统原型，目标是使频谱的利 用率增加倍；公司研发了自适应频谱无线电（， ）实验床，成功验证了自适应频谱接入的可行性；维吉尼亚无线通信技术中 心研究并设计了仿真实验椅和硬件实验床，基于生物启发的引擎节点正 在研发中；伯克利大学建立了伯克利仿真平台（， ），并对各种频谱侦听技术和算法进行了实验仿真和性能分析等。 技术对现存的无线频谱固定分配制度提出了挑战。对此一些频谱管制部 门如和英国通信办公室（ ）等给予了积极的 支持。年月，指出非授权设备应具备能够识别未占用频段的能力； 年月，提出新的量化和管理干扰的指标值干扰温度的概念，以 扩展移动和卫星频段的非授权操作；同年月成立了工作组，明确表 示支持并修正了美国的电波法【】；年月，又建议非授权无线 电可在广播频段内操作。与此同时，也将引入其近期的频谱框架 概述报告书中。 在频谱政策管制部门的带动下，一些标准化组织接纳了并先后制定了一 系列标准以推动该技术的发展。 工作组对基于的无线区域网络 第页，共页 北京邮电大学硕士学位论文 第二章认知无线电技术研究 （ ）的空中接口标准正在制定中，目标是将 分配给电视广播的频带的空闲频道有效利用作为宽带访问线路； 工作组正在着手制定版本标准，致力于改进如策略、增强等机制 以确保基于全球微波接入互操作性（， ）拘免授权系统之间、与授权系统之间的共存；此外，国际电信 联盟（， ）也在努力寻找类似的频谱 共享技术。 认知无线电关键技术及特点 认知无线电是一个能够感知外部环境的智能无线通信系统，能从环境中学 习，并根据环境的变化动态调整其内部状态（例如：工作频率、发射功率、调制 方式等）以有效利用空闲频谱，同时避免对其它系统的干扰。因此，认知无线电 网络主要关注的是机会频谱的接入，针对于此需要解决的两个问题是发现机会和 利用机会，发现技术主要通过频谱检测即认知手段来实现，而利用技术主要通过 频谱管理，频谱分配以及功率控制等手段来实现和优化。因此认知无线电网络的 关键技术主要有：频谱检测技术，频谱管理、频谱分配技术，功率控制技术和组 网技术等【。 频谱检测技术 认知无线电频谱检测技术主要包括频谱空穴检测和授权用户检测。频谱空穴 的准确检测有利于频谱的有效使用，认知用户相比授权用户具有更低的频谱接入 优先权，为不对授权用户造成有害干扰，认知用户需能够独立地检测出空闲频谱 及授权用户的出现。这就要求认知用户能够实时地连续侦听频谱，以提高检测的 可靠性。为对授权用户不造成有害干扰，可靠检测概率要求达到。 早期的检测方法有采用导频信号和周期平稳过程特征检测（， ）等，但检测性能会随着多径和阴影衰落引起的接 收信号强度的减弱而降低，另外检测能力本身也有一定的限制【】，因此为实现可 靠检测需要探索新的方法。目前的仿真和分析表明，采用合作分集的方法可达到 上述的可靠检测概率要求。合作侦听允许多个认知用户之间相互交换侦听信息， 这可显著提高频谱的侦听和检测能力。等人提出多用户单载波和多用户 多载波情况下，集中式网络通过引入放大中继（， ）合 作分集协议，可减少检测时间，从而提高网络的灵活性。考虑到实际网络中中继 节点发送功率有限的情况，等人又进一步对分布式网络的分集增益 第页，共页 北京邮电大学硕十学位论文 第二章认知无线电技术研究 的提高进行了分析【。但他们的研究均假设授权用户的位置已知。当授权用户的 位置未知时，等人提出采用本振泄漏（， ）检测方 法【，通过检测授权用户接收机射频端发射的本振泄漏功率，可准确定位授权 用户。 此外，最新的研究表明采用物理层和层联合侦听的跨层设计方法可极 大的提高频谱侦听能力【】。这种方法通过增强无线射频前端灵敏度，同时利用 数字信号处理增益及用户间的合作来提高检测能力，越来越受到人们的关注。 频谱分配技术 由于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， 传统的话音和无线网络的动态频谱分配（ ）方 法不完全适用。另外要实现完全动态频谱分配受到很多政策、标准及接入协议的 限制。因此目前基于的的研究主要基于频谱共享池（， ）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。 为规定用户之间选择频谱的协商机制，提出了标准的无线礼仪协议的 初始框架【，主要包括授权用户与认知用户之间交互的租用频谱协议、当授权用 户再次出现时服从的补偿协议、频谱使用优先级协议等。由于认知用户本质上是 一个自治的智能代理，目前的研究大多集中于动态分布式资源分配方面。对策论 （又称博弈论， ）是一种有效的分析实时认知用户交互过程的工具。 由于经典对策模型不包含学习环节，采用一些嵌入学习功能的改进型对策模型如 贝叶斯对策等，是目前研究的热点问题。等人将对策论的应用做了进一步的 扩展，分别分析了合作用户和非合作用户情况下系统的性能，指出基于合作的 可提高全网的性能。但这种基于合作的方法强调系统的整体有效性，必要 时需牺牲局部性能。之后很多研究对该方法进行了改进，以接近最优分配。如 和等人相继提出的标签机制，可区分用户的优先级，得到的性 能改善【；等人提出的本地讨价还价算法，采用公平的业务保证机制，可 提供文献和中相近的性能，但明显降低了系统的复杂性【】。虽然这些方 法都取得了一些进步，但这些基于合作的方法为了共享相邻用户频繁交换的协作 信息，需要公共的协调协议和通信链路，必然会增加系统的复杂性和额外开销。 这对于能量受限的通信系统，如、无线传感器网络等并不适用。针对以 第页，共页 北京邮电人学硕上学位论文 第二章认知无线电技术研究 上问题， 又有人提出了基于设备的频谱管理（相对于基于政策的频谱管理）方 案【 。其基本思路是用户通过观察本地干扰码型，依据预先设定的适用于不同 场景的规则独立决策选择信道，从而使系统的性能、复杂度和通信成本取得折衷， 因此该方法也称为基于规则的方法。实验结果表明相对于合作方法，这种基于规 则的方法可在提供相同通信性能的前提下将通信成本降低倍。 无论是基于合作的方法还是基于规则的方法，大多是用来解决多个认知用户 之间如何选择频谱以最大化利用率的问题。而当授权用户再次出现时也需考虑其 信道选择的方案。等人在该领域做了初步探索。他们提出了两种接入方案 【】：具有控制信道的分配和无控制信道的分配。前者是只要频谱池有空闲的子 信道，授权用户就可以选择空闲信道而不中断认知用户的通信；后者是授权用户 并不考虑认知用户是否占用信道，只要需要就占用原信道。这两种方案中，带宽 利用率和阻塞率无明显差别，而无控制信道的分配方案的强制中断率比较高，可 采用智能调度算法来降低。 由于每个用户都执行分配算法的分布式频谱分配机制，更适合于认知无 线电中空闲频谱空穴时变的无线环境，现有的研究更多集中于分布式频谱分配算 法，分布式频谱分配算法可分为合作式频谱分配和非合作式频谱分配。 合作式频谱分配 基于图着色理论的系统模型 基于合作的分布式频谱分配通过多个用户之间相互交换分配信息、协商 频谱分配，合力达到全局最优的频谱分配目的。现有的基于合作的分布式频谱分 配算法大都基于图着色理论。基于图着色理论的频谱分配模型在移动蜂窝通信时 代已经用于分析小区的频率规划和指配，是一种相对比较成熟的模型。在认知无 线电系统中，由于是择机使用授权用户的频谱，认知无线电用户的可用频谱收到 授权用户工作状态、位置和覆盖范围的影响，具有空时变化的特性。因此，在认 知无线电系统中采用图论着色模型进行频谱分配分析，需要对频谱分配的约束条 件，分配目标等进行必要的修订。具体如下： 在网络中，考虑到实际情况中授权用户的出现和其所占用信道的释放是 随机的，每次检测到的信道可用情况随时间而变化，为简化分析通常假设一次分 配中用户的可用信道固定不变。基于以上假设，为避免冲突信道的分配需满 足以下限制条件： （）可用信道限制：在同一时间，每个用户的可用信道需与检测结果中 授权用户未占用信道相匹配。 （）干扰限制：用户之间同时分配相同信道需满足一定的距离、发送功 第页，共页 北京邮电大学硕上学位论文 第二章、认知无线电技术研究 率等要求。 在这些限制条件下，用户信道分配发生冲突时，优化信道分配问题可转 换为图着色问题。基于以上限制，可将整个抽象为一个冲突图（，）， 信道的分配过程可用图着色理论建模，具体抽象过程和含义见节。 传统的图着色问题是对冲突图中的顶点，即认知用户进行着色，在满足一定 条件下，使得任意两个相邻用户顶点不具有相同的颜色，而所需要的颜色数最少。 在分布式频谱分配中采用图着色理论主要用来解决如何为顶点（用户）分配信道 来优化系统的目标函数（）问题，即： （） 【删，删乙 信道数。 非合作式频谱分配 式（） 其中，限制条件，埘表示用户刀与用户，之间不能同时分配相同的信 道，。厶。表示用户以实际分配的信道数小于等于用户的可用信道集合中的 基于部分可观察马尔可夫决策过程（， ）的频谱分配系统模型 目前中的频谱分配算法大都假设用户已准确获得全部频谱的可用 情况【】，而忽略了物理层检测结果对层频谱分配算法的影响。实际情况中， 受硬件条件和用户的能量限制，进行全频谱检测是不切实际的：且由于无线 环境的复杂性和硬件条件限制，频谱检测结果不可避免会出现漏检和虚警的情 况，也会影响到层频谱分配算法的性能。因此有必要把物理层检测与 层的频谱分配算法联合考虑。 基于以上考虑，可以采用根据部分频段频谱检测结果