مهمترین چالش در بحث تخصیص کانال و کنترل توان شبکه های رادیو شناختگر این است که نه تنها تداخل وارد بر کاربران اولیه کاهش یابد و کیفیت سرویس این کاربران حفظ شود، بلکه کاربران ثانویه نیز بتوانند با حداکثر تعداد و با کیفیت مطلوب به مخابره اطلاعات بپردازند. حل بهینه مسأله فوق با استفاده از روش های برنامه ریزی خطی امکانپذیر است. اما پیچیدگی محاسباتی بالا سبب می شود که استفاده از راه حل های بهینه در عمل امکانپذیر نباشد. به همین خاطر، روشهای زیر- بهینه عملی، از جمله روشهایی بر مبنای تئوری گراف، پیشنهاد شده اند. در این پایان نامه ما توجه خود را بر الگوریتمی به نام diga متمرکز می کنیم. ضمن بررسی دقیق آن چهار الگوریتم ediga ، lcigmin، digmin و digmax را پیشنهاد می دهیم که به ترتیب، انتخاب کاربران ثانویه را بر اساس بسط گراف، کاستن از پیچیدگی، تعریف متفاوت درجه رئوس گراف وحذف بیشترین درجه رئوس گراف، محقق می سازند. در پایان نیز نتایج شبیه سازی ها و کارایی هر کدام از الگوریتم ها در قیاس با یکدیگر ارائه می-گردد.

در سال های اخیر بحث محدودیت پهنای باند به دلیل رشد روزافزون تعداد مشترکین و پیشرفت کاربردهای چندرسانه ای با نرخ بالا بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. شبکه-های رادیوشناختی به منظور مقابله با این محدودیت در سال 1999معرفی شدند، اما اجرایی کردن این شبکه ها با چالش ها و مشکلاتی همراه است. یکی از چالش های پیشرو برای پیاده-سازی این شبکه ها مسئله ی شناسایی طیفِ کاربران اولیه است. مسئله ی مطرح شده در این پایان نامه شناسایی طیف کاربران اولیه ای است که از تکنیک ارسال ds-cdma استفاده می کنند. در این پایان نامه ابتدا به مفاهیم پایه ای شبکه های رادیوشناختی و روش های شناسایی طیف پرداخته شده و در نهایت دو روش آشکارسازی پیشنهادی برای شناسایی طیف کاربران اولیه ی ds-cdma ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم های پیشنهادی در شرایط مختلف تا حد قابل قبولی سیگنال کاربران اولیه ds-cdma را آشکارسازی کرده و موجب بهبود عملکرد روش های آشکارسازی متداول موجود می شوند.

با افزایش تعداد کاربران بی سیم یکی از راهکارهای پیشنهاد شده برای افزایش کارآیی شبکه توسط استاندارد lte بکارگیری شبکه ناهمگن شامل مجموعه ای از ایستگاههای پایه ماکرو، پیکو، فمتو، و رله های مخابراتی و آنتنهای توزیعی است. ایجاد چنین ساختاری همانند هر پدیده ی نوظهور دیگر در کنار مزایایی که ایجاد می کند چالش هایی را نیز برای اپراتورهای شبکه به همراه دارد. مطالعه و تحقیق پیرامون این چالش ها بطور گسترده ای توسط محققین صورت گرفته است. یکی از این چالش ها که ارتباط مستقیم با چالش های دیگر دارد تداخل ناشی از کاربران و ایستگاههای پایه در فراسو و فروسو است که تکنیک های مطرح شده برای کاهش آن معرفی -گردید. اهمیت تداخل از این جهت است که با افزایش آن کارآیی شبکه و در نتیجه احتمال پوشش کاربران کاهش می یابد. بنابراین ارائه ی روشی برای کاهش تداخل منجر به افزایش احتمال پوشش و بطور معادل کاهش احتمال قطعی می شود. یکی از راهکارهای کاهش تداخل بکارگیری الگوریتم های کنترل توان است. در این پایان نامه با معرفی مدل فرآیند نقطه ای پواسون که در طراحیِ شبکه بکارگرفته شد، رابطه ی احتمال پوشش و قطعی در چنین ساختاری به دست آمد. در ادامه مشاهده گردید که اثر نویز در شبکه قابل چشمپوشی است و بنابراین روابط احتمال پوشش و قطعی ساده تر می شود. براین اساس به دنبال ارائه ی راهکاری برای بهبود کارآیی شبکه و افزایش احتمال پوشش و در نتیجه کاهش تداخل بودیم و در این راستا یک الگوریتم کنترل توان مبتنی بر کاهش احتمال قطعی پیشنهاد شد و کارآیی آن در یک شبکه دو لایه ای و سپس در حالت کلی و در شبکه k لایه ای مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین ملاحظه شد که نتایجِ شبیه سازی ارائه شده ، نتایج ریاضی به دست آمده را تأیید می کند. تمامی شبیه سازی های انجام شده در این پایان نامه در حالت فروسو و با دسترسی باز انجام شده است. بنابراین کاربر هیچ گونه محدودیتی در انتخاب ایستگاه پایه ارائه دهنده ی سرویس نخواهد داشت. کاربرِ نوعی که در اینجا مورد مطالعه قرار گرفته است در مبدأ مختصات واقع شده است که البته این فرض هیچ لطمه ای به کلیتِ مسئله وارد نخواهد کرد. در مجموع در این پایان نامه یک الگوریتم کنترل توان بر مبنای کاهش احتمال قطعی پیشنهاد گردید. سپس شرایط همگرایی الگوریتم کنترل توان پیشنهادی بررسی شد. به منظور اطمینان یافتن از صحتِ نتایج ریاضی، با پیاده سازی الگوریتم کنترل توان پیشنهادی در یک شبکه سلولی ناهمگن مقایسه ای بین منحنی احتمال پوشش در دو حالت: 1) وقتی الگوریتم کنترل توان پیاده سازی نشده باشد، 2) وقتی الگوریتم کنترل توان پیاده سازی شده باشد، انجام گرفت. تغییر پارامترهای مختلف بکارگرفته شده در رابطه ی احتمال پوشش نشان داد که بکارگیری الگوریتم کنترل توان پیشنهادی، همواره کارآیی شبکه سلولی ناهمگن را با افزایش احتمال پوشش بهبود می دهد.

این پایان نامه به بررسی یکی از روش های ارائه شده در زمینه تصمیم گیری طیفی در شبکه های رادیو شناختگر می پردازد. در این روش برای تخصیص طیف به کاربردهای زمان-واقعی، یک تصمیم گیری طیفی حداقل واریانس ارائه شده است تا تغییرات ظرفیت برای نرخ ارسالی کاربر را به حداقل برساند. در این پایان نامه دو روش برای بهبود نتایج ارائه شده است. در روش اول، پهنای باند هر کاربر، بیش از نرخ ارسالی کاربر در نظر گرفته می شود تا در زمانی که یکی از باندهای فرکانسی توسط کاربر اصلی اشغال می شود، با افزایش نرخ ارسالی روی باند های دیگر، مقداری از اتلاف داده در زمان جابجایی طیفی را کاهش دهد. روش دوم، برای تخصیص پهنای باند، از یک تابع برازندگی استفاده می کند، به این صورت که به هر باند فرکانسی یک معیار برازندگی براساس نرخ ورود کاربر اصلی اختصاص می دهد و از آن برای تخصیص باند فرکانسی استفاده می کند. این روش در مواقعی که تعداد کاربران در سیستم زیاد است و یا نرخ ورود کاربر اصلی بالاست، کارایی بهتری دارد. برای تخصیص باند فرکانسی به کاربردهای بهترین تلاش، روشی ارائه شده که ظرفیت کل سیستم را به حداکثر برساند. این الگوریتم روند کندی دارد و در دراز مدت، ظرفیت متوسط کل سیستم را به مقدار زیادی کاهش می دهد. در این مورد نیز برای تخصیص طیف، از یک معیار برازندگی برای باندهای فرکانسی استفاده می شود. این روش، زمان تصمیم گیری را سریعتر می کند و بنابراین زمان جابجایی کانال را کاهش می دهد و در بازه زمانی طولانی، باعث بهبود ظرفیت متوسط سیستم خواهد شد و همچنین سربار محاسباتی را کاهش می دهد.

با توجه به افزایش کاربران و استفاده نامناسب از منابع محدود طیف، نهادهای نظارتی به دنبال فناوری نوآورانه مبنی بر استفاده صحیح از طیف و پهنای باند قابل دسترس می‎باشند. رادیوشناختی به عنوان یکی از مطرح ترین راه حل های این مشکل، امروزه مورد توجه بسیاری از محققین است. سنجش طیف یکی از اجزای اصلی رادیو شناختی است که جهت شناسایی شکاف طیفی به کاربرده می‎شود. یکی از ساده ترین روش‎های سنجش طیف، آشکارسازی انرژی می‎باشد که بر‎اساس انرژی سیگنال دریافتی وجود یا عدم وجود کاربر اولیه را تعیین می‎کند. در این پایان نامه به مطالعه آشکارسازی مشارکتی با استفاده از آشکارساز انرژی می‎پردازیم.