[發(fā)明專利]一種可兼顧系統(tǒng)總傳輸速率和分配公平性的認(rèn)知無線電動(dòng)態(tài)頻譜分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310424942.8
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN103491550A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李莉;陳小丹;李磊;夏林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/14
• 分類號(hào): H04W16/14
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可兼顧系統(tǒng)總傳輸速率和分配公平性的認(rèn)知無線電動(dòng)態(tài)頻譜分配方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信的高速發(fā)展，頻譜資源匱乏的情況越來越嚴(yán)重。據(jù)FCC調(diào)查發(fā)現(xiàn)，授權(quán)頻帶的頻譜利用率只在15%∽85%之間，相當(dāng)多的頻帶未被充分使用，而非授權(quán)頻帶卻非常擁擠。認(rèn)知無線電技術(shù)被提出用來解決無線電頻譜資源利用率低的問題，頻譜檢測、頻譜分配是認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

對于頻譜分配，當(dāng)前已經(jīng)有了一系列的相關(guān)研究。系統(tǒng)總傳輸速率和公平性是頻譜分配的兩個(gè)基本指標(biāo)，系統(tǒng)總傳輸速率與公平性通常難于兼顧，算法設(shè)計(jì)需要在系統(tǒng)總傳輸速率和公平性之間取得一定折中。當(dāng)前解決頻譜分配的算法主要基于啟發(fā)式法，圖論，博弈論，線性規(guī)劃，模糊邏輯和進(jìn)化算法。

2005年在IEEE車載技術(shù)會(huì)議(VTC)上有學(xué)者提出了避免干擾的列表著色頻譜分配算法，研究目標(biāo)為最大化系統(tǒng)頻段分配數(shù)。同年5月在IEEE?Communications里有學(xué)者提出了顏色敏感圖論著色算法。顏色敏感圖論著色算法在蜂窩通信時(shí)代用于小區(qū)的頻率規(guī)劃和指配。該算法考慮了頻譜效益的差異性和干擾的差異性，提出了不同的分配目標(biāo)及其相應(yīng)的分配算法來實(shí)現(xiàn)分配目標(biāo)。但是，最大化系統(tǒng)總傳輸速率的分配算法可獲得最大的系統(tǒng)總傳輸速率，但不能保障系統(tǒng)分配的公平性，最大化比例公平性的分配算法可獲得最大的分配公平性，但不能保障系統(tǒng)總傳輸速率。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)盡可能保障系統(tǒng)吞吐量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)分配公平性，本發(fā)明提出了兼顧系統(tǒng)總傳輸速率和公平性的動(dòng)態(tài)頻譜分配方法。

本發(fā)明的一種認(rèn)知無線電動(dòng)態(tài)頻譜分配方法，包括以下步驟：

a），給定頻帶帶寬、認(rèn)知用戶傳輸功率、信道增益、熱噪聲功率和誤碼率需求；

b），計(jì)算每個(gè)認(rèn)知用戶使用每個(gè)頻帶可能獲得的傳輸速率；

c），測量認(rèn)知用戶之間、認(rèn)知用戶與主用戶之間的距離；

d），獲得每個(gè)認(rèn)知用戶的可用頻帶以及認(rèn)知用戶之間的干擾形態(tài)，構(gòu)建干擾拓?fù)鋱D，初始化干擾拓?fù)鋱D中每個(gè)認(rèn)知用戶的頻帶分配標(biāo)記為0；

e），計(jì)算干擾拓?fù)鋱D中每個(gè)認(rèn)知用戶的最大總傳輸速率預(yù)測值；

f），計(jì)算干擾拓?fù)鋱D中每個(gè)認(rèn)知用戶的分配調(diào)節(jié)因子；

g），計(jì)算干擾拓?fù)鋱D中每個(gè)認(rèn)知用戶的分配優(yōu)先級(jí)，并記下認(rèn)知用戶可用頻帶集合中具有此分配優(yōu)先級(jí)的頻帶；

h），選擇優(yōu)先級(jí)最大的認(rèn)知用戶為其分配頻帶；

i），分配到頻帶的認(rèn)知用戶的頻帶分配標(biāo)記加1；

j），更新干擾拓?fù)鋱D；

k），判斷干擾拓?fù)鋱D中是否有認(rèn)知用戶？若是，則更新干擾拓?fù)鋱D中每個(gè)認(rèn)知用戶的頻帶分配標(biāo)記，轉(zhuǎn)到步驟f），

若否，則分配結(jié)束。

本發(fā)明的動(dòng)態(tài)頻譜分配方法，根據(jù)給定的傳輸功率等參數(shù)計(jì)算每個(gè)認(rèn)知用戶使用每個(gè)頻帶可能獲得的傳輸速率；測量用戶間距離以獲得認(rèn)知用戶的可用頻帶和干擾形態(tài)；給每個(gè)認(rèn)知用戶設(shè)置頻帶分配標(biāo)記，初值為0，每分配到一個(gè)頻帶，相應(yīng)認(rèn)知用戶的頻帶分配標(biāo)記加1。計(jì)算認(rèn)知用戶的最大總傳輸速率預(yù)測值，計(jì)算認(rèn)知用戶的分配調(diào)節(jié)因子，計(jì)算認(rèn)知用戶的分配優(yōu)先級(jí)并記下認(rèn)知用戶可用頻帶集合中具有此分配優(yōu)先級(jí)的頻帶，選擇優(yōu)先級(jí)最大的認(rèn)知用戶為其分配頻帶，該認(rèn)知用戶的頻帶分配標(biāo)記加1，更新干擾拓?fù)鋱D，判斷分配是否結(jié)束。該算法在基于顏色敏感圖論著色原理的最大化系統(tǒng)總傳輸速率算法的基礎(chǔ)上，引入了分配調(diào)節(jié)因子，實(shí)現(xiàn)了兼顧系統(tǒng)總傳輸速率和分配公平性的動(dòng)態(tài)頻譜分配。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。

一種兼顧系統(tǒng)總傳輸速率和分配公平性的動(dòng)態(tài)頻譜分配方法，具體設(shè)計(jì)步驟如下：

假設(shè)在d₁×d₂區(qū)域內(nèi)分布著M個(gè)認(rèn)知用戶，N個(gè)主用戶。

1）計(jì)算每個(gè)認(rèn)知用戶使用每個(gè)頻帶可能獲得的傳輸速率，組成傳輸速率矩陣B，B={b|b_i,j}_N×M，b_i,j表示認(rèn)知用戶i若使用頻帶j可獲得的傳輸速率。