專利名稱：認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益進(jìn)行頻譜分配的算法。
背景技術(shù)：
目前，各種無線通信技術(shù)日新月異，人們對無線通信業(yè)務(wù)的需求急劇增長，非授權(quán)頻譜資源越來越緊張，而與此同時(shí)，授權(quán)頻段的資源使用率卻非常低。利用認(rèn)知無線電技術(shù)對認(rèn)知用戶進(jìn)行頻譜分配被認(rèn)為是解決無線頻譜利用率低下問題的最佳方案。無線電環(huán)境變化迅速，頻譜使用情況瞬息萬變，這就要求要找到優(yōu)秀的算法，更快速、更有效的進(jìn)行動態(tài)頻譜分配，得到更高的系統(tǒng)收益。目前認(rèn)知無線電頻譜分配算法通常基于圖論和博弈論的模型。圖論著色模型是較為常用的頻譜分配模型。在圖論著色模型中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)認(rèn)知用戶(本專利中提到的節(jié)點(diǎn)和用戶代表概念相同，不再說明)，每一條邊表示節(jié)點(diǎn)間存在沖突或者干擾，而顏色表示頻譜資源。將每一個(gè)頂點(diǎn)與一個(gè)顏色集合相關(guān)聯(lián)，這個(gè)集合就代表該頂點(diǎn)所在區(qū)域位置可以使用的頻譜。當(dāng)認(rèn)知用戶對應(yīng)節(jié)點(diǎn)和某工作中授權(quán)用戶對應(yīng)節(jié)點(diǎn)間距離大于授權(quán)用戶干擾半徑時(shí)，為了避免影響授權(quán)用戶的通信質(zhì)量，認(rèn)知用戶不能使用該頻譜；另外，兩個(gè)認(rèn)知用戶(節(jié)點(diǎn))距離小于認(rèn)知用戶干擾半徑時(shí)，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)有邊相連，表示節(jié)點(diǎn)間存在干擾，不能同時(shí)使用同一頻譜。圖論著色模型中有多個(gè)連通子集。連通子集是這樣一種子集對于拓?fù)鋱D子集中的任意兩點(diǎn)，都存在連通它們的路徑。如果一個(gè)連通子集不是任何一個(gè)連通子集的真子集， 那么稱這個(gè)連通子集是一個(gè)極大連通子集。在圖論著色模型中，分屬于不同極大連通子集的任意節(jié)點(diǎn)之間不存在任何影響。各個(gè)極大連通子集的頻譜分配情況是相互獨(dú)立的，因而可以并行進(jìn)行頻譜分配。獨(dú)立集是指圖的頂點(diǎn)集的一個(gè)子集，該子集的導(dǎo)出子圖不含邊。如果一個(gè)獨(dú)立集不是任何一個(gè)獨(dú)立集的真子集，那么稱這個(gè)獨(dú)立集是一個(gè)極大獨(dú)立集(MIS)?？梢酝ㄟ^以下過程來計(jì)算極大獨(dú)立集向空集合中加入任一個(gè)節(jié)點(diǎn)，再添加其他與集合中節(jié)點(diǎn)無邊相連的節(jié)點(diǎn)，循環(huán)此過程直到?jīng)]有新的節(jié)點(diǎn)可以加入，則得到一個(gè)極大獨(dú)立集。在認(rèn)知無線電頻譜分配過程的圖論模型中，極大獨(dú)立集中的節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的用戶沒有相互干擾，可以為這些用戶同時(shí)分配同一段頻譜。這樣就減少了通信次數(shù)，達(dá)到了加快頻譜分配、降低通信開銷的目的。分配給任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的每段頻譜都會帶來一定的收益，系統(tǒng)收益指每段分配給用戶的頻譜為系統(tǒng)帶來收益之和。在圖論模型中，頻譜帶來的收益被抽象為與每個(gè)節(jié)點(diǎn)的每段頻譜對應(yīng)的數(shù)值。實(shí)際環(huán)境中，系統(tǒng)收益是一個(gè)泛指的概念，它可以代指吞吐量、信息傳遞速率、經(jīng)濟(jì)利益等指標(biāo)。針對頻譜收益的差異進(jìn)行頻譜分配，可以提高系統(tǒng)容量、改善認(rèn)知無線電系統(tǒng)的總收益，從而充分發(fā)揮認(rèn)知無線電的優(yōu)越性。人們常將線性規(guī)劃原理用于算法優(yōu)化，線性規(guī)劃問題定義為minf (X) = CtX(1)
滿足約束條件AX ^ BX 彡 0(2)其中A= {am, Jmxn，B= (bi;b2, ...bn)T，X= (xi;x2, ...xn)T，C= {Cn,JNXM。其具體參數(shù)由具體問題決定，與本專利中頻譜分配過程所使用的相同符號表示不同的含義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了降低系統(tǒng)通信開銷，解決現(xiàn)有算法忽視頻譜收益差異造成系統(tǒng)總收益較低的問題，提出了一種認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法。本發(fā)明所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法的過程為步驟一、依據(jù)頻譜感知結(jié)果對拓?fù)鋱D進(jìn)行初始化；步驟二、將初始化后的拓?fù)鋱D劃分為多個(gè)連通分支，對每個(gè)連通分支，計(jì)算出該連通分支中的所有極大獨(dú)立集；步驟三、選擇一個(gè)連通分支；步驟四、選擇該連通分支中的一個(gè)極大獨(dú)立集；步驟五、逐一為極大獨(dú)立集中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配頻譜；步驟六、判斷該連通分支中的所有極大獨(dú)立集是否都完成得頻譜分配，如果判斷結(jié)果為否，則選則該連通分支中的另一個(gè)未分配頻譜的極大獨(dú)立集，并返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟七；步驟七、首先搜索該連通分支中是否有未分配到頻譜的節(jié)點(diǎn)，如果有，則為所有未分配到頻譜的節(jié)點(diǎn)分配頻譜，如果沒有，則繼續(xù)搜索該連通分支中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用頻譜列表，判斷是否有未分配的可用頻譜，如果有，返回步驟五，繼續(xù)對該連通分支中的極大獨(dú)立集分配頻譜，如果沒有，則完成該連通分支的頻譜分配，執(zhí)行步驟八；步驟八、判斷所有連通分支是否都已經(jīng)完成頻譜分配，如果判斷結(jié)果為否，則選擇另一個(gè)未分配頻譜的連通分支，然后返回執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為是，則完成頻譜分配。步驟一中依據(jù)頻譜感知結(jié)果對拓?fù)鋱D進(jìn)行初始化的過程為步驟一一，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化認(rèn)知用戶的位置坐標(biāo)、干擾關(guān)系和頻譜收益矩陣；步驟一二，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化授權(quán)用戶坐標(biāo)、工作狀態(tài)；步驟一三，根據(jù)認(rèn)知用戶、授權(quán)用戶的位置坐標(biāo)和授權(quán)用戶工作狀態(tài)，計(jì)算出所有認(rèn)知用戶的可用頻譜列表。所述步驟一二中，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化授權(quán)用戶位置坐標(biāo)、工作狀態(tài)的過程為授權(quán)用戶的位置坐標(biāo)通過一次頻譜感知獲得；采用頻譜感知獲知授權(quán)用戶的信道是否空閑，如果授權(quán)用戶的信道被占用，認(rèn)為授權(quán)用戶處于工作狀態(tài)。本發(fā)明將極大獨(dú)立集概念融合到認(rèn)知無線電頻譜分配中，結(jié)合頻譜收益作為頻譜分配的優(yōu)先級進(jìn)行頻譜分配。該算法不僅有著由應(yīng)用極大獨(dú)立集概念帶來的分配速度快、開銷低的效果，而且能夠獲得較高的系統(tǒng)總體頻譜收益。


圖1為基于收益的頻譜分配算法流程示意圖。圖2為對極大獨(dú)立集中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻譜分配方法示意圖。圖3為對未分配頻譜、節(jié)點(diǎn)檢測過程示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法的過程為步驟一、依據(jù)頻譜感知結(jié)果對拓?fù)鋱D進(jìn)行初始化。步驟二、將初始化后的拓?fù)鋱D劃分為多個(gè)連通分支，對每個(gè)連通分支，計(jì)算出該連通分支中的所有極大獨(dú)立集。步驟三、選擇一個(gè)連通分支；步驟四、選擇該連通分支中的一個(gè)極大獨(dú)立集；步驟五、逐一為極大獨(dú)立集中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配頻譜；步驟六、判斷該連通分支中的所有極大獨(dú)立集是否都完成得頻譜分配，如果判斷結(jié)果為否，則選則該連通分支中的另一個(gè)未分配頻譜的極大獨(dú)立集，并返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟七；步驟七、首先搜索該連通分支中是否有未分配到頻譜的節(jié)點(diǎn)，如果有，則為所有未分配到頻譜的節(jié)點(diǎn)分配頻譜，如果沒有，則繼續(xù)搜索該連通分支中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用頻譜列表，判斷是否有未分配的可用頻譜，如果有，返回步驟五，繼續(xù)對該連通分支中的極大獨(dú)立集分配頻譜，如果沒有，則完成該連通分支的頻譜分配，執(zhí)行步驟八；步驟八、判斷所有連通分支是否都已經(jīng)完成頻譜分配，如果判斷結(jié)果為否，則選擇另一個(gè)未分配頻譜的連通分支，然后返回執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為是，則完成頻譜分配。所述頻譜感知結(jié)果是指頻譜感知獲得的無線電系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)位置、可用頻譜等信肩、ο本實(shí)施方式是以能夠獲得所有認(rèn)知用戶的位置為前提條件的。經(jīng)過本實(shí)施方式步驟七的檢驗(yàn)，能夠確保采用本實(shí)施方式完成頻譜分配之后的無線電網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)的剩余可用頻譜列表為空。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式是對具體實(shí)施方式
一中步驟一的進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，依據(jù)頻譜感知結(jié)果對拓?fù)鋱D進(jìn)行初始化的過程為步驟一一，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化認(rèn)知用戶的位置坐標(biāo)、干擾關(guān)系和頻譜收益矩陣；步驟一二，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化授權(quán)用戶坐標(biāo)、工作狀態(tài)；步驟一三，根據(jù)認(rèn)知用戶、授權(quán)用戶的位置坐標(biāo)和授權(quán)用戶工作狀態(tài)，計(jì)算出所有認(rèn)知用戶的可用頻譜列表。其中，步驟一一中，所述認(rèn)知用戶的位置坐標(biāo)是由頻譜感知獲得；
所述干擾關(guān)系采用干擾關(guān)系矩陣Lnxn = (Ii, j}表示，其元素Iq表示第i個(gè)認(rèn)知用戶和第j個(gè)認(rèn)知用戶的干擾關(guān)系，所述干擾關(guān)系是通過認(rèn)知用戶的位置坐標(biāo)確定的；所述認(rèn)知用戶的頻譜收益矩陣中的元素Bm代表將頻譜j分配給用戶i能夠帶來的收益。該過程的原理說明如下傳輸信道的衰落L (d)滿足L(d) = drnS(d)R(d)(3)|d|_n為路徑損耗，d為傳輸距離，η為3 6的常數(shù)，S(d)為陰影衰落，R(d)為多
徑衰落，根據(jù)上述公式可知，可以采用傳輸距離在一定程度上表現(xiàn)衰落的大小，傳輸距離越遠(yuǎn)，衰落就越大，每個(gè)認(rèn)知用戶的接收功率滿足公式Pr (dBm) = Pt (dBm) +Gt (dB) +Gr (dB) +L (dB)(4)式中，Pr表示接收功率，Pt表示發(fā)射功率，Gt表示發(fā)射機(jī)的增益，Gr表示接收機(jī)的增益，L表示信道衰落；假設(shè)用戶的發(fā)射功率、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的增益是固定的，而距離用戶發(fā)射機(jī)越遠(yuǎn)的地方，衰落越嚴(yán)重，那么接收功率就越低，越不容易影響到其他用戶。由此我們定義用戶干擾半徑如下由用戶發(fā)出的信號，在傳播過程中，其接收功率大于等于某一功率門限的距離范圍，稱為該用戶的干擾半徑。這一功率門限就是其他用戶的噪聲容限。用戶不會影響其干擾半徑外的其他用戶的通信。干擾關(guān)系矩陣Lnxn= {1m.}中的元素Iiij為1時(shí)，表示認(rèn)知用戶SUi和認(rèn)知用戶間的距離小于認(rèn)知用戶干擾半徑，該種情況下，當(dāng)認(rèn)知用戶SUi和認(rèn)知用戶同時(shí)使
用一條信道時(shí)，兩者會互相干擾。干擾關(guān)系矩陣Lnxn= (IijjI中的元素Im為0時(shí)，表示編號為i的認(rèn)知用戶SUi和編號為j的認(rèn)知用戶S。之間的距離大于認(rèn)知用戶干擾半徑，認(rèn)知用戶SUiS出的信號在認(rèn)知用戶處成為噪聲，認(rèn)知用戶的信噪比仍然可以接受，不會影響認(rèn)知用戶的通信，該種情況下，當(dāng)認(rèn)知用戶SUi和認(rèn)知用戶叫可以使用同一信道。在基于圖論的頻譜分配模型中，關(guān)聯(lián)矩陣被映射為干擾邊集E，其每行的兩個(gè)元素是相互之間能產(chǎn)生干擾的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)號。認(rèn)知用戶的頻譜收益矩陣中的元素Bm代表將頻譜j分配給用戶i能夠帶來的收益。實(shí)際環(huán)境中，收益是一個(gè)泛指的概念，它可以代指吞吐量、信息傳遞速率、經(jīng)濟(jì)利益等指標(biāo)，得到收益數(shù)據(jù)的方法也不同。本專利是針對頻譜收益進(jìn)行頻譜分配，默認(rèn)為頻譜收益矩陣已經(jīng)給出。所述步驟一二中，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化授權(quán)用戶位置坐標(biāo)、工作狀態(tài)的過程為授權(quán)用戶的位置坐標(biāo)通過一次頻譜感知獲得；采用頻譜感知獲知授權(quán)用戶的信道是否空閑，如果授權(quán)用戶的信道被占用，認(rèn)為授權(quán)用戶處于工作狀態(tài)。由于授權(quán)用戶的位置坐標(biāo)通常是固定的，所以通過一次頻譜感知獲得的坐標(biāo)，是供以后長期使用的。
由于授權(quán)用戶并不會主動廣播其工作狀態(tài)，所以，要通過頻譜感知的方法感知授權(quán)用戶的信道是否空閑來判斷授權(quán)用戶的工作狀態(tài)。所述步驟一三中，根據(jù)認(rèn)知用戶、授權(quán)用戶的坐標(biāo)和授權(quán)用戶工作狀態(tài)，計(jì)算出所有認(rèn)知用戶的可用頻譜列表的過程為獲得每一個(gè)認(rèn)知用戶的可用頻譜列表的過程為對于認(rèn)知用戶SUi和使用信道j的授權(quán)用戶PUk，根據(jù)認(rèn)知用戶SUi與授權(quán)用戶PUk 的距離、授權(quán)用戶PUk的工作狀態(tài)來判認(rèn)知用戶SUi是否可以使用信道j ；當(dāng)授權(quán)用戶？隊(duì)處于空閑狀態(tài)，即沒有占用信道時(shí)，認(rèn)知用戶SUi必然可以使用信道j ；當(dāng)授權(quán)用戶PUk (PU即primary user，主要用戶。在認(rèn)知無線電中，主要用戶的概念與“授權(quán)用戶”是重合的，PUk即為“編號為k的授權(quán)用戶”的簡稱。)處于工作狀態(tài)時(shí)，需要考慮授權(quán)用戶PUk與認(rèn)知用戶SUi的距離，如果兩者的距離大于授權(quán)用戶的干擾半徑&， 即授權(quán)用戶PUk和認(rèn)知用戶SUi可以同時(shí)使用相同的頻譜而不產(chǎn)生干擾，則認(rèn)知用戶SUi可以使用信道j，否則認(rèn)知用戶SUi不能使用信道j ；根據(jù)以上原則，檢查所有信道，將所有認(rèn)知用戶SUi可以使用的信道添加到該認(rèn)知用戶SUi的可用頻譜列表中，并根據(jù)信道為系統(tǒng)帶來的收益從高到低排序的原則將信道進(jìn)行排序，進(jìn)而獲得認(rèn)知用戶SUi的初始化可用頻譜列表。認(rèn)知無線電中的頻譜分配是在保證授權(quán)用戶的業(yè)務(wù)前提下，將信道出租給認(rèn)知用戶以提高頻譜利用率，因此要根據(jù)授權(quán)用戶的因素來確定認(rèn)知用戶的可用頻譜。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是對具體實(shí)施方式
一中步驟二的進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述的步驟二將初始化后的拓?fù)鋱D劃分為多個(gè)連通分支可以采用下述兩種方法一根據(jù)認(rèn)知用戶的干擾關(guān)系，計(jì)算連通分支，具體過程為根據(jù)認(rèn)知用戶間干擾關(guān)系矩陣Lnxn = ，將拓?fù)鋱D劃分成多個(gè)連通分支，即將所有認(rèn)知用戶劃分為多個(gè)用戶集合，使得位于同一個(gè)用戶集合中的認(rèn)知用戶之間有干擾關(guān)系，位于不同用戶集合中的認(rèn)知用戶之間沒有干擾關(guān)系。方法二 利用圖論中用鄰接矩陣計(jì)算可達(dá)矩陣的方法計(jì)算連通分支，具體過程為先將鄰接矩陣作為可達(dá)矩陣的初始值，對節(jié)點(diǎn)i，搜索所有可達(dá)節(jié)點(diǎn)，并在可達(dá)矩陣中將這些可達(dá)節(jié)點(diǎn)的可達(dá)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為節(jié)點(diǎn)i的可達(dá)節(jié)點(diǎn)；然后，對所有節(jié)點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行此迭代，然后再從第一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始逐個(gè)迭代，重復(fù)數(shù)次后，即得到可達(dá)矩陣，然后根據(jù)獲得的可達(dá)矩陣獲得連通分支。所述可達(dá)矩陣中，設(shè)G是包含η個(gè)節(jié)點(diǎn)的圖，那么可以用ηΧη的可達(dá)矩陣P表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間是否連通，可達(dá)矩陣中第i行第j列的元素Pij滿足
權(quán)利要求
1.認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于所述頻譜分配方法的過程為步驟一、依據(jù)頻譜感知結(jié)果對拓?fù)鋱D進(jìn)行初始化；步驟二、將初始化后的拓?fù)鋱D劃分為多個(gè)連通分支，對每個(gè)連通分支，計(jì)算出該連通分支中的所有極大獨(dú)立集；步驟三、選擇一個(gè)連通分支；步驟四、選擇該連通分支中的一個(gè)極大獨(dú)立集；步驟五、逐一為極大獨(dú)立集中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配頻譜；步驟六、判斷該連通分支中的所有極大獨(dú)立集是否都完成得頻譜分配，如果判斷結(jié)果為否，則選則該連通分支中的另一個(gè)未分配頻譜的極大獨(dú)立集，并返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟七；步驟七、首先搜索該連通分支中是否有未分配到頻譜的節(jié)點(diǎn)，如果有，則為所有未分配到頻譜的節(jié)點(diǎn)分配頻譜，如果沒有，則繼續(xù)搜索該連通分支中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用頻譜列表，判斷是否有未分配的可用頻譜，如果有，返回步驟五，繼續(xù)對該連通分支中的極大獨(dú)立集分配頻譜，如果沒有，則完成該連通分支的頻譜分配，執(zhí)行步驟八；步驟八、判斷所有連通分支是否都已經(jīng)完成頻譜分配，如果判斷結(jié)果為否，則選擇另一個(gè)未分配頻譜的連通分支，然后返回執(zhí)行步驟四；如果判斷結(jié)果為是，則完成頻譜分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 步驟一中依據(jù)頻譜感知結(jié)果對拓?fù)鋱D進(jìn)行初始化的過程為步驟一一，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化認(rèn)知用戶的位置坐標(biāo)、干擾關(guān)系和頻譜收益矩陣；步驟一二，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化授權(quán)用戶坐標(biāo)、工作狀態(tài)； 步驟一三，根據(jù)認(rèn)知用戶、授權(quán)用戶的位置坐標(biāo)和授權(quán)用戶工作狀態(tài)，計(jì)算出所有認(rèn)知用戶的可用頻譜列表。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 所述步驟一二中，根據(jù)頻譜感知結(jié)果，初始化授權(quán)用戶位置坐標(biāo)、工作狀態(tài)的過程為授權(quán)用戶的位置坐標(biāo)通過一次頻譜感知獲得；采用頻譜感知獲知授權(quán)用戶的信道是否空閑，如果授權(quán)用戶的信道被占用，認(rèn)為授權(quán)用戶處于工作狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 所述步驟一三中，根據(jù)認(rèn)知用戶、授權(quán)用戶的坐標(biāo)和授權(quán)用戶工作狀態(tài)，計(jì)算出所有認(rèn)知用戶的可用頻譜列表的過程為獲得每一個(gè)認(rèn)知用戶的可用頻譜列表的過程為對于認(rèn)知用戶SR和使用信道j的授權(quán)用戶PUk，根據(jù)認(rèn)知用戶SUi與授權(quán)用戶PUk的距離、授權(quán)用戶PUk的工作狀態(tài)來判認(rèn)知用戶SUi是否可以使用信道j ；當(dāng)授權(quán)用戶PUk處于空閑狀態(tài)，認(rèn)知用戶SUi可使用信道j ；當(dāng)授權(quán)用戶PUk處于工作狀態(tài)時(shí)，如果兩者的距離大于授權(quán)用戶的干擾半徑&，則認(rèn)知用戶SUi可使用信道j，否則認(rèn)知用戶SUi不能使用信道j ；根據(jù)以上原則，檢查所有信道，將所有認(rèn)知用戶SUi可以使用的信道添加到該認(rèn)知用戶SUi的可用頻譜列表中，并根據(jù)信道為系統(tǒng)帶來的收益從高到低排序的原則將信道進(jìn)行排序，進(jìn)而獲得認(rèn)知用戶SR的初始化可用頻譜列表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 所述的步驟二將初始化后的拓?fù)鋱D劃分為多個(gè)連通分支的方法是根據(jù)認(rèn)知用戶的干擾關(guān)系劃分連通分支，具體過程為根據(jù)認(rèn)知用戶間干擾關(guān)系矩陣Lnxn = ，將拓?fù)鋱D劃分成多個(gè)連通分支，即將所有認(rèn)知用戶劃分為多個(gè)用戶集合，使得位于同一個(gè)用戶集合中的認(rèn)知用戶之間有干擾關(guān)系， 位于不同用戶集合中的認(rèn)知用戶之間沒有干擾關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 所述的步驟二將初始化后的拓?fù)鋱D劃分為多個(gè)連通分支的方法是利用圖論中用鄰接矩陣計(jì)算可達(dá)矩陣的方法劃分連通分支，具體過程為先將鄰接矩陣作為可達(dá)矩陣的初始值，對節(jié)點(diǎn)i，搜索所有可達(dá)節(jié)點(diǎn)，并在可達(dá)矩陣中將這些可達(dá)節(jié)點(diǎn)的可達(dá)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為節(jié)點(diǎn)i的可達(dá)節(jié)點(diǎn)；然后，對所有節(jié)點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行此迭代，然后再從第一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始逐個(gè)迭代，重復(fù)數(shù)次后， 即得到可達(dá)矩陣，然后根據(jù)獲得的可達(dá)矩陣獲得連通分支。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 步驟二中所述的對每個(gè)連通分支，計(jì)算獲得該連通分支中的所有極大獨(dú)立集的方法如下在本實(shí)施方式中，在求解極大獨(dú)立集時(shí)，如果邊集E中有e個(gè)元素，那么線性規(guī)劃問題的各個(gè)參數(shù)如下
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 步驟五中，逐一為極大獨(dú)立集中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配頻譜過程為步驟五一、獲取該極大獨(dú)立集中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息；步驟五二、尋找收益最高的頻譜j，將所述能夠使用該頻譜j的節(jié)點(diǎn)的集合稱為節(jié)點(diǎn)集合A;步驟五三、將頻譜j分配給節(jié)點(diǎn)集合A中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即將頻譜j從節(jié)點(diǎn)集合A中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用頻譜列表中移除，并添加到它們的使用頻譜列表中；同時(shí)，將頻譜j從節(jié)點(diǎn)集合A中所有節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)的可用頻譜列表中刪除；步驟五四、從該極大獨(dú)立集中刪除節(jié)點(diǎn)集合A中的所有節(jié)點(diǎn)；步驟五五、查找該極大獨(dú)立集中是否存在可分配的頻譜，如果存在，返回執(zhí)行步驟五二，繼續(xù)分配頻譜，如果不存在，則完成該極大獨(dú)立集的頻譜分配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，其特征在于， 步驟五二中所述的尋找收益最高的頻譜的過程為遍歷每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用頻譜列表，找到為系統(tǒng)帶來收益最高的頻譜j，所述頻譜j為系統(tǒng)帶來的最大收益為
全文摘要
認(rèn)知無線電中基于系統(tǒng)收益的頻譜分配方法，涉及認(rèn)知無線電技術(shù)中頻譜分配技術(shù)。本發(fā)明降低了系統(tǒng)通信開銷，解決了現(xiàn)有算法忽視頻譜收益差異造成系統(tǒng)總收益較低的問題。所述頻譜分配方法為將拓?fù)鋱D劃分為多個(gè)連通分支，并計(jì)算出每個(gè)連通分支中的所有極大獨(dú)立集，然后逐一針對每個(gè)連通分支中的每個(gè)極大獨(dú)立集中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻譜分配，在完成一個(gè)連通分支中的所有極大獨(dú)立集的頻譜分配之后，檢驗(yàn)該連通分支中是否存在未分配頻譜的節(jié)點(diǎn)和可用頻譜，并對未分配頻譜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻譜分配，將可用頻譜繼續(xù)分配給節(jié)點(diǎn)，直到所有節(jié)點(diǎn)的可用頻譜列表為空才完成該連通分支的頻譜分配。該方法不僅分配速度快、開銷低，而且能夠獲得較高的系統(tǒng)總體頻譜收益。
文檔編號H04B17/00GK102355730SQ201110182099
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者孫鵬飛, 張琪, 王垚, 王孝, 譚學(xué)治, 馬琳, 魏守明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)