專利名稱：一種認(rèn)知無線系統(tǒng)中水平并行的頻譜分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頻譜分配方法，屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前使用的頻譜分配的算法是并行算法，它是將基于圖論模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖分解為多個子圖，然后在這些子圖上進(jìn)行獨(dú)立的頻譜分配在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，由于是擇機(jī)使用授權(quán)用戶的頻譜，認(rèn)知無線電用戶的可用頻譜受到授權(quán)用戶工作狀態(tài)，位置和覆蓋范圍的影響，具有空時變化的特性。因此，在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中采用圖論著色模型進(jìn)行頻譜分配分析，需要對頻譜分配的約束條件，分配目標(biāo)等進(jìn)行必要的修訂。認(rèn)知無線電用戶使用授權(quán)頻段的前提是如果當(dāng)前信道被授權(quán)用戶使用，則為了避免對授權(quán)用戶的干擾，這個信道不能被附近的認(rèn)知戶使用。圖I是一個認(rèn)知無線電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。統(tǒng)一的圖論模型由空閑矩陣，效益矩陣，干擾矩陣和分配矩陣描述?？臻e頻譜是指在某個時間和空間，主用戶未使用的頻譜。由于空間位置以及傳輸功率等參數(shù)的不同，對于不同的認(rèn)知用戶，同一個頻帶空閑與否可能不同。頻譜對于認(rèn)知用戶是否空閑用空閑矩陣表示。設(shè)分配時間相對于環(huán)境變化時間來說是很短的，各矩陣在分配周期內(nèi)維持不變。用戶獲得的效益用效益矩陣表示效益矩陣B= {bn,ffl}PXQ, bn,ffl表征用戶n使用頻譜m所帶來的效益權(quán)重，如頻譜容量等，P為用戶數(shù)，下標(biāo)從0到P-l，Q為總頻帶數(shù)，下標(biāo)從0到Q-I。將矩陣L與矩陣B相結(jié)合，可得出有效頻譜的效益Lb = {ln,m bn,m}PXQ。認(rèn)知無線電用戶間的干擾用干擾矩陣表示干擾矩陣集合C= {cn,k|cn,kG {0,1}}pxp，Cn, k = I表示用戶n和用戶k在同時使用相同頻譜時會產(chǎn)生干擾,當(dāng)n = k時，cn, k =0o無干擾的頻譜分配矩陣A = {an,m I an,m G {0,1}} PXQ, an,m = I表示頻譜m被分配給用戶n。A必須滿足無干擾條件an,m-ak,m=Q iI Cnk = iy U,k < N ,ttl < M⑴并行方法用到的主要標(biāo)準(zhǔn)是MSB和MPF。引入了每個頻段的效益，可以得到以最大化頻譜效益為目標(biāo)的最優(yōu)分配標(biāo)準(zhǔn)(Max-Sum-Bandwidth, MSB)的表達(dá)式，相應(yīng)地系統(tǒng)達(dá)到最大頻譜效益的數(shù)學(xué)表達(dá)式變?yōu)?br> 權(quán)利要求
1.一種認(rèn)知無線系統(tǒng)中水平并行的頻譜分配方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)該方法的步驟為 步驟一、根據(jù)認(rèn)知無線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)建立拓?fù)鋱D，并對該拓?fù)鋱D進(jìn)行初始化，該拓?fù)鋱D中的可用頻譜數(shù)為M，M彡I ; 步驟二、將拓?fù)鋱D按可用頻譜數(shù)M分解為M個子圖； 步驟三、在每個子圖Gk= (Vk, Ek)中按照各自的標(biāo)準(zhǔn)計算標(biāo)號值，將M個子圖中的M*a個子圖采用協(xié)作式最大化系統(tǒng)總效益標(biāo)準(zhǔn)計算認(rèn)知用戶標(biāo)號，同時其余M*(l-a)個子圖采用協(xié)作式最大化比例公平標(biāo)準(zhǔn)計算認(rèn)知用戶標(biāo)號， 其中，a定義為水平并行系數(shù)，OS a ( I ;Vk為子圖Gk頂點(diǎn)的集合，即子圖中認(rèn)知用戶的集合；Ek為子圖Gk邊的集合，即子圖Gk中的相鄰的一對認(rèn)知用戶之間存在的干擾的集合；k = I,…，M ; 步驟四、在每個子圖Gk = (Vk, Ek)中選擇使標(biāo)號labels的值最大的認(rèn)知用戶userJ = argmax;，并將頻譜j分配給該認(rèn)知用戶，I彡j彡M，O彡i彡N，N為子圖Gk中認(rèn)知用戶數(shù)； 步驟五、去掉已分配完成的頻譜，然后更新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖； 步驟六、判斷拓?fù)鋱D中的頻譜是否分配完畢，若是，則，執(zhí)行步驟七，若否，則，返回到步驟二； 步驟七、結(jié)束頻譜分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的一種認(rèn)知無線系統(tǒng)中水平并行的頻譜分配方法，其特征在于步驟三中的水平并行系數(shù)a是指每一輪計算標(biāo)號的時候使用最大化系統(tǒng)總效益標(biāo)準(zhǔn)的子圖數(shù)與該輪分配時的總子圖數(shù)之比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的一種認(rèn)知無線系統(tǒng)中水平并行的頻譜分配方法，其特征在于采用最大化系統(tǒng)總效益標(biāo)準(zhǔn)時計算認(rèn)知用戶標(biāo)號的方法為
4.根據(jù)權(quán)利要求I的一種認(rèn)知無線系統(tǒng)中水平并行的頻譜分配方法，其特征在于采用最大化系統(tǒng)總效益標(biāo)準(zhǔn)分配頻譜時，當(dāng)計算認(rèn)知用戶標(biāo)號時出現(xiàn)幾個節(jié)點(diǎn)具有相同的標(biāo)號時，則將頻譜分配給帶寬最小的認(rèn)知用戶。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的一種認(rèn)知無線系統(tǒng)中水平并行的頻譜分配方法，其特征在于采用協(xié)作式最大化比例公平標(biāo)準(zhǔn)計算認(rèn)知用戶標(biāo)號的方法為
全文摘要
一種認(rèn)知無線系統(tǒng)中水平并行的頻譜分配方法。本發(fā)明涉及一種頻譜分配方法，屬于通信領(lǐng)域。目的是為了解決針對頻譜分配時，原始的并行方法公平性差的問題。該頻譜分配方法的步驟為一、根據(jù)認(rèn)知無線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)建立拓?fù)鋱D，并初始化，可用頻譜數(shù)為M，M≥1；二、將拓?fù)鋱D分解為M個子圖；三、在每個子圖Gk＝(Vk，Ek)中按照各自的標(biāo)準(zhǔn)計算標(biāo)號值，將M個子圖中的M*α個子圖采用協(xié)作式最大化系統(tǒng)總效益標(biāo)準(zhǔn)計算認(rèn)知用戶標(biāo)號，同時其余M*(1-α)個子圖采用協(xié)作式最大化比例公平標(biāo)準(zhǔn)計算認(rèn)知用戶標(biāo)；四、并將頻譜j分配給使標(biāo)號labeli，j的值最大的用戶；五、去掉已分配的頻譜并更新拓?fù)鋱D；六、判斷圖中頻譜是否分配完畢，若是則結(jié)束；七，若否返回到二。本發(fā)明用于無線通訊中的頻譜分配。
文檔編號H04W16/02GK102625315SQ201210078279
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者吳海燕, 孫鵬飛, 張琪, 王孝, 蔣夢雄, 謝玉鵬, 譚學(xué)治, 馬琳, 魏守明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)