認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法
【專利摘要】認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法，涉及通信系統(tǒng)中認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中信道分配技術(shù)。它是為了解決傳統(tǒng)信道靜態(tài)頻譜分配方法沒(méi)有考慮認(rèn)知用戶的移動(dòng)特性導(dǎo)致有效信道利用率低和系統(tǒng)公平性性差的問(wèn)題。本方法首先設(shè)置可用信道概率門(mén)限α和干擾邊概率門(mén)限β，根據(jù)移動(dòng)認(rèn)知用戶間的干擾關(guān)系預(yù)測(cè)各個(gè)子圖，并根據(jù)移動(dòng)認(rèn)知用戶與授權(quán)用戶的干擾關(guān)系預(yù)測(cè)子圖中每個(gè)認(rèn)知用戶的可用信道列表，從而得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)拓?fù)鋱D以及每個(gè)認(rèn)知用戶的預(yù)測(cè)可用信道列表。然后從公平性角度出發(fā)，逐個(gè)對(duì)每個(gè)預(yù)測(cè)子圖進(jìn)行信道分配。每個(gè)子圖的分配是先求解極大獨(dú)立集，而后統(tǒng)一對(duì)子圖內(nèi)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信道分配。本發(fā)明適用于認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的信道分配。
【專利說(shuō)明】認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中信道分配技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]認(rèn)知無(wú)線電被認(rèn)為是未來(lái)4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者自組織網(wǎng)絡(luò)的可行智能技術(shù)。認(rèn)知用戶可以機(jī)會(huì)的接入到授權(quán)信道但是不能對(duì)相應(yīng)的授權(quán)信道造成干擾。這就需要一種有效的最優(yōu)的數(shù)據(jù)鏈路層調(diào)度方案，以快速的進(jìn)行周期性的動(dòng)態(tài)信道分配。因此，信道分配作為其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有著十分重要的研究意義。
[0003]迄今為止，基于圖論、博弈論和干擾溫度等模型都已被用來(lái)解決認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的頻譜分配問(wèn)題，取得了一定的成果。但是，基于這些模型的信道分配方案中很少考慮認(rèn)知用戶的移動(dòng)特性。換句話說(shuō)，現(xiàn)有的認(rèn)知無(wú)線電信道分配方案大多是基于“網(wǎng)絡(luò)快照模式”的靜態(tài)信道分配方案，沒(méi)有對(duì)認(rèn)知用戶的移動(dòng)特性進(jìn)行深入地研究，這不僅不符合認(rèn)知無(wú)線電實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜接入的初衷，更不符合實(shí)際的移動(dòng)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的背景要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)信道靜態(tài)頻譜分配方法沒(méi)有考慮認(rèn)知用戶的移動(dòng)特性導(dǎo)致有效信道利用率低和系統(tǒng)公平性性差的問(wèn)題，從而提供一種認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法。
[0005]認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0006]步驟一、初始化；
[0007]在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，隨機(jī)產(chǎn)生N個(gè)認(rèn)知用戶的位置和速度矢量f ;
[0008]每個(gè)認(rèn)知用戶i預(yù)測(cè)一個(gè)連續(xù)時(shí)間段Tp，在時(shí)間段Tp內(nèi)當(dāng)前的可用信道對(duì)于認(rèn)知用戶i而言是持續(xù)可用的；
[0009]每個(gè)認(rèn)知用戶i計(jì)算其本身與其他認(rèn)知用戶i'間出現(xiàn)干擾的時(shí)間為T(mén)/ ；
[0010]隨機(jī)產(chǎn)生M個(gè)授權(quán)用戶的固定地理位置，其位置服從均勻分布；
[0011]每個(gè)授權(quán)用戶有一個(gè)專用的授權(quán)信道與之對(duì)應(yīng)，即:每個(gè)授權(quán)用戶使用一個(gè)相應(yīng)的授權(quán)信道；
[0012]授權(quán)用戶的初始工作狀態(tài)隨機(jī)產(chǎn)生，即:工作或者空閑狀態(tài)；
[0013]設(shè)定可用信道概率門(mén)限α和干擾邊概率門(mén)限β ;其中，0〈α，β〈I ；
[0014]認(rèn)知系統(tǒng)周期的進(jìn)行信道分配，信道分配周期為Τ。；系統(tǒng)初始計(jì)時(shí)為h時(shí)刻；
[0015]步驟二、根據(jù)每個(gè)認(rèn)知用戶自身速度f(wàn)以及與授權(quán)用戶的相對(duì)位置關(guān)系，計(jì)算每
個(gè)認(rèn)知用戶的可用信道列表集合Q (7:.),具體為:
[0016]判斷是否存在Tp≥Tc，
[0017]如果判斷結(jié)果為是，則授權(quán)信道j對(duì)認(rèn)知用戶i的信道可用性概I由公式:[0018]
【權(quán)利要求】
1.認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法，其特征是:它由以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一、初始化； 在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，隨機(jī)產(chǎn)生N個(gè)認(rèn)知用戶的位置和速度矢量i ; 每個(gè)認(rèn)知用戶i預(yù)測(cè)一個(gè)連續(xù)時(shí)間段Tp，在時(shí)間段Tp內(nèi)當(dāng)前的可用信道對(duì)于認(rèn)知用戶i而言是持續(xù)可用的； 每個(gè)認(rèn)知用戶i計(jì)算其本身與其他認(rèn)知用戶P間出現(xiàn)干擾的時(shí)間為T(mén)p'; 隨機(jī)產(chǎn)生M個(gè)授權(quán)用戶的固定地理位置，其位置服從均勻分布； 每個(gè)授權(quán)用戶有一個(gè)專用的授權(quán)信道與之對(duì)應(yīng)，即:每個(gè)授權(quán)用戶使用一個(gè)相應(yīng)的授權(quán)信道； 授權(quán)用戶的初始工作狀態(tài)隨機(jī)產(chǎn)生，即:工作或者空閑狀態(tài)； 設(shè)定可用信道概率門(mén)限α和干擾邊概率門(mén)限β ;其中，0〈α，β〈1 ； 認(rèn)知系統(tǒng)周期的進(jìn)行信道分配，信道分配周期為Τ。；系統(tǒng)初始計(jì)時(shí)為h時(shí)刻； 步驟二、根據(jù)每個(gè)認(rèn)知用戶自身速度f(wàn)以及與授權(quán)用戶的相對(duì)位置關(guān)系，計(jì)算每個(gè)認(rèn)知用戶的可用信道列表集合Q(?:.)，具體為: 判斷是否存在Tp > T。， 如果判斷結(jié)果為是，則授權(quán)信道j對(duì)認(rèn)知用戶i的信道可用性概率#由公式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法，其特征在于步驟一中的任意一個(gè)認(rèn)知用戶i的移動(dòng)遵循以下方式:初始時(shí)朝某一任意方向故以固定速率ν?移動(dòng)一段時(shí)間后，變換方向朝另一個(gè)任意方向6?1以一個(gè)新的固定速率V!移動(dòng)一段時(shí)間，按照此方式循環(huán)往復(fù)； 其中，速度方向服從[O~2π]上的均勻分布；速率大小服從[O~Vmax]上的均勻分布，Vmax是認(rèn)知用戶移動(dòng)的最大速率；認(rèn)知用戶i移動(dòng)時(shí)保持速度不變的時(shí)間段T服從均值為I/λ的指數(shù)分布；且滿足公式:
B (X) =l_e]x。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法，其特征在于步驟三中，附近區(qū)域的認(rèn)知用戶是指在當(dāng)前時(shí)刻下，與認(rèn)知用戶i的距離d滿足d<2.Vmax.Tc+r 的用戶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)性預(yù)測(cè)的信道分配方法，其特征在于步驟六中，進(jìn)行每個(gè)連通子圖的信道分配原則是:如果各認(rèn)知用戶還有可用信道，按照連接度度數(shù)由低到高的順序進(jìn)行分配，如果連接度相等，按照信道度數(shù)由低到高進(jìn)行分配；更新認(rèn)知用戶及其鄰接認(rèn)知用戶的可用信道概率列表，直至此子圖信道分配完成。
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK103546895SQ201310506958
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】徐玉濱, 陳佳美, 馬琳, 趙洪林, 崔揚(yáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)