بهبود شیوه های تخصیص طیف در سیستم های رادیو شناختگر با دریافت اطلاعات پاره ای از شبکه
چکیده
در این پژوهش بحث تخصیص منابع در شبکه های رادیوشناختگر مبتنی بر دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس متعامد مورد مطالعه قرار گرفته است. در این شبکه ها کاربران ثانویه به صورت پویا طیف کاربران اولیه را حس می کنند و به صورت فرصت طلبانه از کانال های دردسترس(خالی از کاربر اولیه) استفاده می کنند. هدف از تخصیص منابع، بیشینه نمودن گذردهی شبکه تحت محدودیت بیشینه توان ارسالی کاربران ثانویه و بیشینه تداخل کاربران اولیه می باشد. این مسئله از نوع مسائل mixed-integer nonlinear programming می باشد که حل بهینه ی آن دارای پیچیدگی زیادی است. درابتدا کارهای صورت گرفته در زمینه ی تخصیص توان و کانال با در نظرگرفتن محدودیت توان ارسالی، میزان تداخل قابل تحمل توسط کاربران مجوزدار و سطوح مختلف سرویس کاربران ثانویه و راه حل های شبه بهینه ی ارائه شده مورد بررسی قرارمی گیرد. سپس به منظور کاهش پیچیدگی، روشی شامل دوگام پیشنهاد می شود. در این روش پس از تخصیص اولیه ی توان، در گام اول، تخصیص کانال به کاربران ثانویه با استفاده از الگوریتمی وفقی با هدف بیشینه نمودن گذردهی شبکه انجام می گیرد و درگام دوم با دانش کانال های تخصیصی، توان به صورت بهینه به کاربران تخصیص داده می شود. نتایج نشانگر این واقعیت است که روش پیشنهادی دارای رفتاری نزدیک به جواب بهینه می باشد. مسیردهی بهینه ی داده در شبکه های بی سیم به ظرفیت لینک ها که مشخصا توسط منابع تخصیص یافته (توان و کانال) به آنها مشخص می شود، وابسته است. در نتیجه عملکرد بهینه ی شبکه می تواند توسط بهینه سازی همزمان مسیردهی داده و تخصیص منابع حاصل شود. این مسئله در شبکه های رادیو شناختگر که طیف در دسترس متغیر است و محدودیت اعمال شده از سوی کاربران اولیه (بیشینه ی تداخل قابل تحمل) نیز باید مورد نظر قرار گیرد، از درجه ی اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. از طرف دیگر چنین بهینه سازی سراسری در شبکه ی رادیوشناختگر، در عمل نیازمند جمع آوری اطلاعات تمام گره های ثانویه، کانال های مربوط به آنها و وضعیت طیف در کل شبکه در یک ایستگاه مرکزی و اعمال کنترل از طرف این ایستگاه بر گره های ثانویه است. چنین مسئله ای موجب سیگنالینگ (انتقال فرامین کنترلی بین گره ها) فراوان در شبکه ی رادیو شناختگر می شود که به طور قابل توجهی بازده سیستم را کاهش می دهد. به این منظور در ادامه ی این پژوهش الگوریتمی شبه توزیع شده شامل دو گام بر مبنای تئوری تجزیه ی دوگان با هدف کاهش پیچیدگی مسئله ومحدود ساختن هر چه بیشتر فرایند سیگنالینگ ارائه می شود. نتایج شبیه سازی نشانگر عملکردی نزدیک به پاسخ بهینه برای الگوریتم پیشنهادی، با پیچیدگی به مراتب کمتر می باشد.