[發明專利]一種認知無線電網絡的動態頻譜分配方法

有效

• 申請號: 201210181111.8
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102695176A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李莉;葉培青;劉晶
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及認知無線電頻譜分配領域，更具體地說，是涉及一種認知無線電網絡的動態頻譜分配方法。

背景技術

高速增長的寬帶無線業務需求對無線網絡提出了更高的要求，環境變化、需求差異、技術進步、業務增長、投資保護等因素造就了眾多異構的無線網絡子系統并存的局面，同時無線網絡中普遍存在資源靜態管理，條塊分割使用等問題，使得可用資源分布高度不均衡、資源短缺和浪費共存、使用方式不能根據需求和環境的變化動態調整等矛盾日益尖銳，造成網絡資源利用效率低下。這些問題已成為制約無線網絡發展的主要瓶頸。這些現象的產生源于原有無線網絡的設計思想：封閉式的靜態網絡工作模式。

認知無線電的出現擬解決固定頻譜資源分配帶來的頻譜利用率低下的問題。認知無線電網絡中的認知用戶（即CR用戶）通過頻譜感知技術判斷可用頻段，使用頻譜判決選擇最佳的可用頻段，繼而采用頻譜分配技術與其他用戶協商接入最佳可用頻段中進行通信。這要建立在已授權頻段沒用或只有很少的通信業務在活動的情況下。在頻譜感知技術和頻譜判決所選擇的最佳可用頻段的基礎上，動態頻譜分配技術可解決最佳可用頻段如何被CR用戶合理利用的問題，現如今相關研究都致力于兩個主要目標，一是最大化網絡中可用頻譜效用；二是最小化用戶間的總干擾。

認知無線電網絡中可用頻譜效用主要由認知無線電鏈路的傳輸速率決定，該傳輸速率由接收機接收到的信號干擾噪聲比（SINR）決定的，而SINR又受現行認知無線電鏈路發射功率的影響。正由于發射功率在頻譜效用中起到的這種重要作用，認知無線電鏈路根據當前網絡參數動態地調整發射功率必然可以更有效地使用頻譜。因此，提出了基于動態發射功率的動態頻譜分配方法。

目前，雖然將非合作博弈、信息論等算法應用到基于動態發射功率的動態頻譜分配方法中，有效提高了可用頻譜的利用率，但CR用戶間的總干擾并沒有較為明顯的減少。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種認知無線電網絡的動態頻譜分配方法。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種認知無線電網絡的動態頻譜分配方法，該動態頻譜分配方法包括以下步驟：

A．在認知無線電網絡的密集型Ad?ho?c體系結構中，計算該網絡中任一認知用戶的發射機端在最優功率分布下，該認知用戶對非己接收機端產生的總干擾；

B．通過計算認知無線電網絡中的平均最大干擾功率以及實際測量的網絡容量和理論網絡容量之比，獲得接入篩選閾值；

C．當步驟A中任一認知用戶對非己接收機端產生的總干擾大于或等于步驟B的接入篩選閾值時，則不允許該認知用戶接入可用頻譜；

當步驟A中任一認知用戶對非己接收機端產生的總干擾小于步驟B的接入篩選閾值時，則允許該認知用戶接入可用頻譜。

所述步驟A進一步包括以下步驟：

A1．在認知無線電網絡中，任一認知用戶在網絡允許的最小發射功率以及最大發射功率范圍內，計算該認知用戶的頻譜效用；

A2．任意給定t=0時刻的初始功率分布和代價函數值進行功率和代價異步牽制迭代算法；

A3．通過功率和代價函數的牽制關系，計算該認知用戶發射機端的最優發射功率；

A4．計算該認知用戶對其非己接收機端產生的總干擾。

所述步驟A1中任一認知用戶的頻譜效用為：