信道分配技术的研究现状

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多接口、多信道多跳网络目前已经成为无线通信网络中主要表现形式之一，并且在不同的场景中得到广泛的应用和发展。与传统的无线网络相比，无线mesh网络可以为更大范围内的用户提供无线信号覆盖。采用多跳的连接方式使得无线链路间的距离变短，从而降低了mesh节点的发射功率，提高了无线链路的传输速率。无线mesh路由器的移动性很低，具有较强的计算和通信能力，有持续的电力供应，不需要考虑路由设备的节能问题，因此由无线mesh路由器构成的骨干网具有较好的稳定性和健壮性，能够为用户提供持续可靠的接入服务。带网关功能的无线mesh路由器不但可以为用户提供固定网络接入服务，而且可以通过桥接转换设备与蜂窝网、WiMAX网、ZigBee网等其它类型的网络进行通信。无线链路传输存在信号衰落、多径干扰、同信道干扰等问题，从而降低了无线链路的传输速率，为了使无线mesh网络能够为用户提供更好的网络接入服务，需要对无线mesh网络的关键技术进行研究，从而提高网络吞吐率。67188

在一定的公平性约束下，通过联合路由、链路调度和动态信道分配，可以优化给定的多信道多频率多跳无线网络节点的吞吐量。假设系统要最大限度地为源节点上传流量（或下载流量），就需要决定使用源节点的汇聚节点的哪个子集；哪条路径流过路由；一个节点是否应该主动在一个时隙与哪个邻居节点通信，在每个时隙中使用哪些信道和哪些接口卡。

同时，为满足不断增长的无线通信需求，无线通信系统引入了频分复用技术。该技术将有限的频谱资源划分成多个不同频率的信道，通过优化信道分配可以减少链路干扰，并有效提高网络容量。传统信道分配问题的研究主要集中于单接口多信道无线网络，但信道切换代价以及节点之间的同步问题成为此类网络实用化的主要瓶颈[2]。随着网络硬件技术的不断革新，多接口多信道技术已受到广泛关注。通过在一个节点上安装多收发机可以增加空间上的可重用性，并进一步提高网络数据通信的并行性，从而提升网络吞吐量。论文网

早期的信道分配研究往往假定信道是同构的，即具有相同的容量。随着各种无线技术的发展，在一些实际网络中，存在着各种异构接口通信标准并存的情况（例如: IEEE802.11a、IEEE802.11b等标准)。相应的，可供分配使用的信道具有一定的异构性。特别是，在近来提出的认知无线网络中，次用户可供分配的信道来自于频谱感知所发现的多个频谱空洞，而这些信道( 即频谱空洞) 具有明显的异构特征。这种信道的异构性给信道分配研究带来了相当大的挑战，其信道分配结果也对整个网络性能产生巨大影响。因此，异构条件下多接口节点的信道分配是一个重要的研究问题[3]。

近年来，多种应用于多接口多信道无线网络的信道分配算法被提出，这些算法通常假定节点是“合作的”和“无私的”。然而，随着无线自组网应用的发展，属于不同机构的节点可自行组网，并竞争接入信道。在这种网络中，节点具有一定的自私性，以个体收益最大化为目标进行信道分配。传统的信道分配研究通常以系统性能最大化为目标，忽视了节点之间的竞争与节点的自私性，其信道分配方案未必能为节点所接受，并不适用于上述网络。对于这种自私节点而言，使每个节点收益最大化的信道分配方案才是稳定的且可实际部署的。因此，如何找到此类信道分配方案是一个亟需解决的问题。

因为信道分配问题就变得越来越重要，由此产生了所谓的信道分配问题(channel assignment problem，CAP)。其目的就是在采用信道复用技术的蜂窝移动通信系统中，提供有效措施以解决无线信道在各基站小区上的最大分配和由此产生的系统内和系统间的干扰的矛盾，这对提高系统容量和频谱利用率具有重要意义。用尽可能少的信道数满足蜂窝小区的话务需求和电磁兼容限制，并对各小区进行的信道分配。近年来，随着启发式算法的研究发展，神经网络(neural network，NN）、模拟退火(simulated annealing，SA)、遗传算法(genetic algorithm，GA)等被一些研究者用来解决CAP。并且随着群体智能算法的发展，又出现不少其他算法来解决CAP，如Memetic算法、文化算法以及粒子群优化算法，这些研究还属于初步阶段，亟待深入[4]。