[發明專利]基于模糊邏輯和通信優先級的頻譜分配方法

有效

• 申請號: 201310345266.5
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103402265A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 李莉;李磊;陳小丹;張慧杰
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H04W72/10
• 分類號: H04W72/10
• 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，是涉及一種基于模糊邏輯和通信優先級的頻譜分配方法。

背景技術

認知無線電(Cognitive?Radio)是一種智能無線電系統，它能感知無線環境并智能地從周圍環境中學習，通過實時的改變一系列工作參數來適應環境變化。認知無線電的核心問題是，在不影響授權主用戶正常工作的條件下，怎樣提高認知用戶對空閑頻段及相應頻譜環境的實時感知能力，并根據用戶的需求優化頻譜利用率。

頻譜分配是認知無線電的媒體接入層（MAC層）中的關鍵技術之一。認知無線電系統根據可用頻譜的分析結果，為有通信需求的認知用戶分配適合的頻段。現有的經典頻譜分配算法還有基于圖論著色模型的，但這種方法將干擾建立為簡單的二元對立模型，并不符合認知無線電的實際情況，且算法執行過程復雜?；诟們r拍賣的頻譜分配方式一直是頻譜分配的熱點，頻譜拍賣設計注重激勵機制的高效，其優點是認知用戶的公平行能得以保證，但是模型復雜。模糊邏輯能夠模擬人的思維方式，不需要精確解析模型，它能適應無線通信網絡的動態條件和復雜性。

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：

一種基于模糊邏輯和通信優先級的頻譜分配方法，該頻譜分配方法包括以下步驟：

A.在認知無線電系統中，采用集中式的頻譜分配方式；

B.對每個認知用戶根據其與認知用戶基站的距離進行通信優先級劃分；

C.若步驟B中的認知用戶的通信優先級大于可接入頻譜的通信優先級門限值，則每個認知用戶通過三輸入的模糊邏輯系統進行模糊邏輯運算，得到該認知用戶的頻譜接入概率；

D.通過認知用戶的通信優先級與其頻譜接入概率計算基站收益M為：

M=P·Q，

其中P為認知用戶的頻譜接入概率，Q為需使用該空閑頻譜的認知用戶通信優先級；

E.基站將該頻譜分配給使基站收益最大的認知用戶。

所述認知用戶通信優先級為該認知用戶與認知用戶基站距離的倒數。

所述步驟C中的三輸入的模糊邏輯系統的具體步驟為：

設三輸入的模糊邏輯系統的三個輸入值為認知用戶頻譜利用率、認知用戶移動速度、認知用戶發射機與主用戶接收機之間的距離，三輸入的模糊邏輯系統經過模糊化、模糊推理、解模糊化的過程，計算出認知用戶的頻譜接入概率值。

與現有技術相比，采用本發明的基于模糊邏輯和通信優先級的頻譜分配方法，在認知無線電系統中，采用集中式的頻譜分配方式，目標是使基站收益最大化。先對每個認知用戶根據其與認知用戶基站的距離進行通信優先級劃分，若認知用戶的通信優先級大于可接入頻譜的通信優先級門限值，再利用每個認知用戶的頻譜利用率、移動速度、認知用戶發射機與主用戶接收機之間的距離進行三輸入的模糊邏輯系統模糊邏輯運算，得到該認知用戶的頻譜接入概率；通過認知用戶的通信優先級與其頻譜接入概率計算基站收益，基站將該頻譜分配給使基站收益最大的認知用戶?；臼找嬖酱螅撜J知用戶越易得到頻譜。本發明計算過程簡單，在可用空閑頻譜數量少于認知用戶數量的前提下，綜合考慮認知用戶通信優先級和頻譜接入概率，使基站收益最大。

附圖說明

圖1為本發明的一種基于模糊邏輯和通信優先級的頻譜分配方法的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。

請參閱圖1所示的一種基于模糊邏輯和通信優先級的頻譜分配方法，該動態頻譜分配方法包括以下步驟：

1）在認知無線電系統中，采用集中式的頻譜分配方式，目標是使基站收益最大化。

2）預先設置一個可接入待分配頻譜的通信優先級門限為Q_th,有N個認知用戶競爭該空閑頻譜。定義需使用該空閑頻譜的認知用戶通信優先級Q為該認知用戶與認知用戶基站距離RBS的倒數。若Q<Q_th，則基站拒絕該認知用戶接入頻譜；若Q≥Q_th,則進行步驟3）。