基于排队论的一种高吞吐量信道分配协议设计

针对复杂多变的认知无线电系统中难以为次用户高效分配信道的问题,提出了一种高吞吐量信道分配协议——TKMA协议。该协议根据主用户(PU)活动、次用户(SU)实时业务需求、信道条件等信息构建用户信道的效用矩阵,在保障PU通信质量的前提下以SU系统总效用值最大化为目标进行信道分配,并利用改进Kuhn-Munkras算法结合轮询调度进行求解。为了评估该协议性能,建立了通用的多用户多信道认知无线电系统模型,利用排队理论描述数据包传输过程,并通过马尔可夫稳态求解推导出SU的性能指标。实验结果表明,与以往提出的化简方法和传统的公平随机分配协议相比,使用TKMA协议在SU系统总的吞吐量、平均时延、平均队长、拒绝率等指标上都取得了更优的结果,证明了所提协议和系统模型的有效性。