[發明專利]一種認知無線電網絡性能最優檢測方法

有效

• 申請號: 201410408312.6
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104202757B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 邵玉斌;楊世康;杜慶治;龍華
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種認知無線電網絡性能最優檢測方法，屬于認知無線電通信系統領域。

背景技術

隨著無線通信業務的迅猛發展，對頻譜的需要持續增長以及優質頻譜資源分配殆盡，然而授權頻譜的利用率并不高。導致這一矛盾的原因，是由于傳統的信道分配采用固定分配方式，通常會出現信道資源分配不均，甚至浪費的情況，這與當前日益增長的頻譜資源需求矛盾。因此，為了解決這一矛盾，提出認知無線電(Cognitive Radio，CR)技術，它通過感知頻域、時域和空域等頻譜環境，自動搜尋并利用己授權頻段的空閑頻譜，實現不可再生頻譜資源的再利用，允許次級用戶(Secondary User，SU)在不干擾主用戶(Primary User，PU)正常通信的條件下二次利用PU的頻譜資源， 它能動態地使用頻譜，大幅度地提高了頻譜利用率。而擇機頻譜接入是認知無線電的關鍵技術之一，擇機頻譜接入允許次級用戶使用主用戶暫時未使用的頻譜，一旦主用戶需要時再歸還給主用戶使用。這種擇機接入的方式給接入算法和協議的設計帶來了新的挑戰，特別是在分布式網絡中，沒有基站或中心控制節點，這時次級用戶如何選擇信道，以減少次級用戶之間的沖突，避免對主用戶的干擾是擇機頻譜接入算法必須解決的問題。針對分布式網絡中，次級用戶由于硬件條件的限制，無法獲知全部信道的可用狀態，只能選擇其中幾條進行檢測、接入。

目前，雖然國內外研究者對認知無線電頻譜分配做了許多研究，提出了一些認知無線電頻譜分配的數學模型，并在這數學模型的基礎上研究了相關的具體算法，但這些研究主要針對集中式網絡結構，對于分布式網絡結構頻譜分配算法研究較少。另外，對于集中式網絡結構，以前的研究主要考慮系統整體性能的提高，對于認知用戶服務質量的需求差異和公平性問題考慮有所欠缺。目前的頻譜資源大多數采用固定分配方式，授權頻段的信道資源豐富，但大多利用率極低。這種矛盾嚴重制約著無線通信業務的發展。認知無線電技術有效地緩和了這一矛盾。認知無線電網絡能夠智能持感知無線頻譜環境，自動搜尋閑置頻譜，并采用學習和決策算法自適應地改變通信系統的協調模型，為提高頻譜利用率開辟了嶄新的途徑。本發明方法采用分布式自主決策方法，來優選最佳的協調規則模型，能高效的利用閑散的頻譜資源，減少了頻譜資源的浪費。

發明內容

本發明提供了一種認知無線電網絡性能最優檢測方法，以用于解決當前存在的頻譜資源固定分配、單一檢測以及復雜的集中式分配結構等帶來頻譜利用率低下、可用頻譜帶資源浪費等問題。

本發明的技術方案是：一種認知無線電網絡性能最優檢測方法，首先根據n個主用戶隨機占用信道的情況構建信道分配序列；然后計算次級用戶占用信道的概率序列；接著計算次級用戶占用信道時貢獻的吞吐量序列；再根據不同的次級用戶個數，形成不同的信道分配序列，分別計算網絡吞吐量總和；最后通過對不同的次級用戶個數獲得的網絡吞吐量總和進行對比，選取最優次級用戶個數。

所述認知無線電網絡性能最優檢測方法的具體步驟如下：

Step1、構建信道分配序列

根據n個主用戶隨機占用信道的情況構建信道分配序列M=[M₁,M₂,…M_n]：

如果次級用戶占用了信道，則對應信道分配序列中的元素為1；

如果主用戶占用了信道，則對應信道分配序列中的元素為0；

如果多個次級同時檢測到信道空閑且主用戶未占用該信道，則對應信道分配序列中的元素為0；

Step2、次級用戶占用信道的概率序列

在一個周期內，通過次級用戶檢測信道分配序列：

Step2.1、當次級用戶檢測信道分配序列中第n個元素時，則停止檢測，并根據計算次級用戶在第i次檢測時能占用第i個信道的概率；根據次級用戶檢測信道分配序列時計算得到的占用某信道的概率，得到占用信道的概率序列P=[P₁,P₂,…P_n]，i=1,2,…n，C為常數；