基于排队理论的海事认知无线电通信系统的动态频谱分配算法

简介：
本研究提出了一种基于排队理论的动态频谱分配算法，专门针对海事认知无线电通信系统，有效提升了频谱资源利用率和通信效率。 随着海事数字通信的迅速发展，对频谱资源的需求日益增加，建立海事认知无线电通信系统成为一种有效的应对策略。本段落探讨了如何在海上认知无线电通信环境中为具有不同优先级的二次用户（Secondary Users, SU）有效分配频谱的问题。基于海洋环境下的特殊需求和现有研究中的认知无线电技术，我们构建了一个集中的海上认知无线电通信模型，并简化成包含两个队列的排队系统模型。 针对主用户(Pri mary Users, PU)与SU的行为模式，本段落提出了一种依据系统状态变化进行动态频谱分配（Dynamic Spectrum Allocation, DSA）的新算法。通过二维马尔可夫链对该算法进行了深入分析和验证。实验结果显示，在不同类型的二次用户具有接近的到达速率的情况下，该DSA算法能够根据系统内用户的实时状况调整优先级因子，并据此优化信道配置，有效缓解了通信拥塞现象。 具体而言，相较于传统方法，本段落所提方案在减少网络拥堵方面表现出7%到26%之间的改进效果。值得注意的是，这一性能提升的程度与二次用户到达率的高低呈负相关关系。