[發明專利]基于連通性的認知網絡部署方法及系統

有效

• 申請號: 201210590327.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103079206A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 馮志勇;張平;劉建偉;劉曉敏;張奇勛;馬思思;張雨馳
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W16/02
• 分類號: H04W16/02;H04W16/18
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及認知無線網絡技術領域，具體涉及一種基于連通性的認知網絡部署方法及系統。

背景技術

近十年來，在技術創新和應用需求的雙重驅動下，無線通信技術得到了飛速發展，已經形成了多種認知無線接入技術并存的格局。與此同時，迅速增長的無線業務需求也使未來無線通信中的頻譜資源缺乏問題日益突出。這兩個問題已經成為制約無線通信朝著寬帶化、泛在化等方向發展的基本問題。目前各國的研究人員試圖通過各種方式和技術來解決這些問題。1999年首次被提出的認知無線電，基本的思想是“基于對其工作環境的交互改變發射機參數的無線電”。它為頻譜的靈活使用指明了一個方向。隨后其被做了進一步的闡述，其基本思想是，未授權用戶能夠可靠地感知頻譜環境，檢測授權用戶的存在，從而自適應地使用可用頻譜，并用于數據傳送，同時不干擾授權用戶的通信。為了解決頻譜稀缺問題，FCC（Federal?Communications?Commission，美國聯邦通訊委員會）在2004年通過了非授權設備在授權頻段上的使用。隨后，動態頻譜接入技術被提出，并用于解決當前頻譜效率低等問題。這一新領域的研究預示了頻譜效率的提高及認知無線電網絡的發展。

認知無線網絡技術的出現為動態頻譜接入策略提供了一種新的框架，它是一種開放的頻譜管理系統。認知網絡中的授權用戶具有較高的優先權使用授權頻譜，而具有認知能力的非授權用戶可以在對授權系統不造成干擾的前提下利用空閑的頻譜資源。認知無線網絡技術的出現使認知用戶可以和授權用戶共享頻譜資源，從而提高了頻譜資源的利用效率。

由于在認知網絡中，主用戶擁有頻譜使用許可權，因此在部署認知用戶時，首先必須避免對于主用戶網絡的影響，同時為了保證認知用戶網絡的可用性，部署時必須保證認知用戶網絡的連通性。這樣就產生了一個問題，如何保證部署的認知用戶網絡滿足以上兩個條件，這樣的認知用戶網絡在部署時有什么依據，認知用戶網絡中的哪些參數會影響網絡的這些性質，產生這種影響的原理是什么，各種參數與認知用戶網絡連通性的關系又是什么，這些重大問題都需要在部署認知網絡時進行討論。但是目前仍沒有一套完整的技術方案來指導認知用戶網絡的部署，導致認知網絡的部署時只能根據經驗和直覺進行嘗試，認知用戶網絡的部署帶有很大的盲目性，極大的阻礙了認知用戶網絡的普及和發展。

綜上所述，一種針對上述認知網絡部署過程中遇到的兩個難點的認知網絡部署方法及系統是亟待提供的。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種基于連通性的認知網絡部署方法及系統，用以指導認知用戶調整網絡規模，節點密度和發射功率等，在避免對主用戶造成影響的同時保證自身的連通性，在最大程度上減少了認知網絡部署的盲目性。

（二）技術方案

本發明技術方案如下：

一種基于連通性的認知網絡部署方法，包括步驟：

S1.采集并分析主用戶網絡信息；

S2.預設認知用戶網絡覆蓋直徑及認知用戶發射功率上下限值；

S3.根據通信連通性確定認知用戶發射功率；

S4.根據拓撲連通性確定認知用戶網絡節點密度；

S5.計算認知網絡的連通性并判讀其是否滿足用戶需求：

是，則根據步驟S2-S4中確定的參數部署認知網絡；

否，則更新步驟S2中認知用戶網絡覆蓋直徑及認知用戶發射功率上下限值并重復步驟S2-S4。

所述主用戶網絡信息包括：主用戶網絡節點密度λ_p以及主用戶網絡業務到達率λ_pm。

所述步驟S3包括：

S301.設定通信連通概率P_comm；

S302.求解函數得到認知用戶發射功率r；其中，λ_s表示認知用戶網絡的節點密度；d表示預設的認知用戶網絡覆蓋直徑。

所述步驟S4包括：

根據函數求解認知用戶網絡節點密度λ_s；其中，P_topo表示拓撲連通概率。

所述步驟S5中計算認知網絡的連通性包括：

根據步驟S2-S4中計算結果，計算通信連通概率P_comm以及拓撲連通概率P_topo；認知網絡的連通概率P_connected=P_topo×P_comm。

所述步驟S5還包括：

評估認知網絡部署成本：