A scheduling model for centralized cognitive radio networks

Bu tezde merkezi bilişsel radyo ağları için bir çizelgeleme modeli öneriyoruz. Modelimiz ikincil kullanıcıların veri iletimine odaklanan ve merkezi bilişsel baz istasyonuna hangi frekans, zaman dilimi ve veri hızıyla iletim yapacaklarını belirleyen çizelgeleyiciler kümesinden oluşmaktadır. Çizelgeleyicilerin ortak özellikleri merkezi bilişsel baz istasyonunun hizmet alanı içindeki birincil kullanıcıların rahatsız olmamalarını, ikincil kullanıcılar arasında çarpışma olmamasını ve ikincil kullanıcılar ile bilişsel baz istasyonu arasındaki iletişimin itimat edilebilir olmasını garanti etmeleridir. Çizelgeleyicilerimiz birbirlerinden temel olarak amaç fonksiyonlarıyla ayrılmaktadır. Hücredeki ikincil kullanıcıların toplam iş oranını azamileştiren, ikincil kullanıcıların çizelgeleme gecikmesini asgarileştiren, azami-asgari, ağırlıklı azami-asgari ve orantısal açıdan adillik sağlayan, iş oranı açısından tatmin olan ikincil kullanıcı sayısını azamileştiren ve farklı frekans bantlarına geçişin farklı gecikme maliyetlerini dikkate alan çizelgeleyiciler öneriyoruz. Buluşsal algoritmalara ve benzetim çalışmalarına ek olarak aynı zamanda çizge teorisi tabanlı bir yaklaşım öneriyor, NP-zorluk ve yaklaşıklanamama sonuçları ispatlıyor ve polinom zamanlı çizge algoritmaları ile yaklaşıklama algoritmaları öneriyoruz. In this thesis, we present a scheduling model for centralized cognitive radio networks. Our model consists of a set of schedulers that focus on the data transmission of the secondary users and determine with which frequency, time slot and data rate each secondary user will transmit to the cognitive base station. Common features of the schedulers are that all of them ensure that the primary users in the service area of the cognitive base station are not disturbed, no collisions occur among the secondary users, and reliable communication of the secondary users with the cognitive base station is maintained. Our schedulers differ from each other mainly in terms of their objectives. We propose schedulers that maximize the overall cognitive radio cell throughput, minimize the average scheduling delay of the secondary users, provide max-min, weighted max-min and proportional throughput fairness, maximize the number of secondary users that are satisfied in terms of throughput, and take the different delay costs of switching to different frequency bands into account. In addition to heuristic algorithms and simulation based studies, we also present a graph theoretic approach and prove several NP-hardness and inapproximability results, propose polynomial time graph algorithms as well as approximation algorithms. 171