[發(fā)明專利]一種基于認知無線電通信盟的調度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110261055.4
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102438313A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 崔龍;楊震;田峰
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種基于認知無線電通信盟的調度方法，其特征在于：包括盟內用戶通信調度方法、盟間用戶通信調度方法、頻譜調度方法、功率分配方法；

I、盟內用戶通信調度方法是采用盟內通信協(xié)議使欲進行通信的兩個盟內認知次用戶協(xié)商，具體方法包括無中繼請求的調度方法、有中繼請求的調度方法，其中：

I-A，無中繼請求的調度方法步驟如下：

①當接受通信請求的認知次用戶所處的信道容量未飽和，則基站為欲進行通信的兩個認知次用戶分配通信時隙：

當兩個認知次用戶成功建立通信，則盟主更新通信盟列表并通過廣播幀廣播；

當兩個認知次用戶無法建立通信，則執(zhí)行有中繼請求的調度方法；

②當接受通信請求的認知次用戶所處的信道容量已飽和，則由盟主向基站申請空閑頻點，然后由基站通知盟主為欲進行通信的兩個認知次用戶在空閑頻點分配通信時隙：

當兩個認知次用戶成功建立通信，則盟主、基站分別更新通信盟列表并通過廣播幀廣播；

當兩個認知次用戶無法建立通信，則執(zhí)行有中繼請求的調度方法；

③當接受通信請求的認知次用戶不接受通信發(fā)起方的通信請求，則判斷兩個認知次用戶通信失敗；

I-B，有中繼請求的調度方法步驟如下：

i，當有其他認知次用戶在廣播頻段收到欲進行通信的兩個認知次用戶的廣播幀，該用戶在廣播頻點發(fā)通告告知所在盟的盟主；當盟主收到多個認知次用戶發(fā)來的信息，根據(jù)中繼選擇算法選擇最優(yōu)的認知次用戶作為中繼節(jié)點，并通知該中繼節(jié)點；如果超時沒有收到該中繼節(jié)點的應答信息，告知通信雙方無法通信；

ii，當盟主沒有收到其他認知次用戶在廣播頻段的響應，則盟主根據(jù)自身是否達到通信量門限值確定是否作為通信雙方的中繼節(jié)點：

當結果為是，則選定某一時隙并通知通信雙方進行通信；同時將新建立的通信鏈路加入通信盟列表中，在下一幀廣播幀廣播；

當結果為否，則告知通信雙方無法通信；

II、盟間用戶通信調度方法分為采用盟間認知次用戶中繼的多頻帶分時隙聯(lián)盟博弈方法、采用基站中繼的多頻帶分時隙聯(lián)盟博弈方法，具體如下：

II-A，采用盟間認知次用戶中繼的多頻帶分時隙聯(lián)盟博弈方法，具體如下：

有通信請求的兩個認知次用戶告知各自所在盟的盟主，然后由各自的盟主通知基站，基站通過中繼選擇算法獲取這兩個認知次用戶的一個或者多個盟間認知次用戶作為盟間中繼節(jié)點集：?

a)當接受通信請求的認知次用戶、盟間中繼節(jié)點所處的信道容量未飽和，則基站為欲進行通信的兩個認知次用戶分配通信時隙：同時由通信雙方各自的盟主分配時隙，更新通信盟列表，并在廣播幀告知通信雙方及中繼節(jié)點；

b)當接受通信請求的認知次用戶所處的信道容量已飽和，不能繼續(xù)接受通信請求，則判定通信雙方通信失敗；

c)當接受通信請求的認知次用戶所處的信道容量飽和，則基站為其在空閑頻點分配工作時隙，由盟主更新通信盟列表然后通過廣播幀廣播；

d)當中繼節(jié)點不能繼續(xù)接受通信請求，則基站通過查詢通信盟管理列表查找中繼節(jié)點的替代中繼節(jié)點，更新通信盟列表然后通過廣播幀廣播；

II-B，采用基站中繼的多頻帶分時隙聯(lián)盟博弈方法，具體如下：

當基站通過排序所有能作為中繼的節(jié)點后發(fā)現(xiàn)自己作為中繼的通信效率最高時，通知通信雙方，并通過協(xié)商確定與通信雙方的通信頻點和時隙；

當接受通信請求的認知次用戶所處的信道容量未飽和，由盟主為其分配時隙，并更新通信盟列表，同時在廣播幀告知通信雙方；

當接受通信請求的認知次用戶不接受通信請求，則判斷通信雙方呼叫失敗；

當接受通信請求的認知次用戶所處的信道容量飽和，則基站為其在空閑頻點分配工作時隙，同時更新通信盟列表后通過廣播幀廣播；

當基站不能繼續(xù)接受通信請求，則判斷通信雙方通信失敗；

當通信雙方在通信過程中超過規(guī)定的門限時間，通信一方?jīng)]有收到來自另一方發(fā)送的數(shù)據(jù)或者相應的響應，通過嘗試重連后仍然失敗，則判定通信結束，通過廣播頻點向基站發(fā)送通信結束通知；

III、頻譜調度方法是根據(jù)離散隨機逼近優(yōu)化算法進行，具體過程如下：

a，初始化：設?隨機選擇傳輸模式I^(m)并初始化?設定概率向量P，根據(jù)隨機逼近算法，定義初始隨機選擇的頻譜的概率為1，在數(shù)值上反應為：?即：若(X，Y)為I^(m)中元素為1的坐標集合，表達式為(X，Y)＝I^-1(m)(1)；然后對集合(X，Y)在P矩陣的相對應的位置置1，即P[(X，Y)]＝1；

b，采樣和賦值：給定I^(m)，計算對應的φ(m，I^(m))，均勻的選擇另一個候選的?計算對應的?

c，接受：如果?則設定?否則設定?

d，采用自適應濾波器用于更新動態(tài)信息序列：

通過p(m+1)＝p(m)+μ[I(m+1)-p(m)]，0＜μ＜1更新狀態(tài)占用概率；

e，在當前迭代更新最優(yōu)解的估計：如果?則設定?否則設定?

f，設?返回步驟b，直至n到達給定迭代逼近次數(shù)或達到給定運算時間時，算法結束，n為整數(shù)；

IV，功率分配步驟是采用注水算法進行，具體步驟如下：

第一步，采用拉格朗日乘子法求解最大化系統(tǒng)的吞吐量：

第二步，對于任一通信盟，求得其聯(lián)盟函數(shù)為：

其中，?代表盟內通信功率門限值，T代表最終可以被分配的信道的個數(shù)，?為相應的信道噪聲，|S|代表聯(lián)盟S的認知次用戶個數(shù)；

第三步，由盟主控制，根據(jù)第一、第二步的結果對盟內進行功率分配，其中限制條件如下：

其中，P_lj是該盟內認知次用戶l使用信道j時的發(fā)送功率，?代表該盟所擁有的最大發(fā)送功率門限值，P_l代表盟內每個認知次用戶的功率，?代表終端所能擁有的最大功率；

第四步，當盟主發(fā)現(xiàn)鏈路信道質量太差，則對該信道不分配功率，予以關閉；并重新調整信號功率分配，直至信道j上的發(fā)送能量P_j不出現(xiàn)負值。