專(zhuān)利名稱(chēng)：一種認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的接納控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)，具體涉及進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知用戶得到滿足自身QoS可靠服務(wù)的新機(jī)制。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，大多采用固定的頻譜分配方式，則即便是授權(quán)頻譜空閑，未授權(quán)頻譜也無(wú)權(quán)占用，從而造成了頻譜資源的浪費(fèi)。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)作為提高頻譜利用率的有效手段之一，可以在不影響授權(quán)用戶通信的前提下發(fā)現(xiàn)頻譜空洞并加以利用，使得頻譜資源短缺的問(wèn)題迎刃而解。已有認(rèn)知無(wú)線電的研究是在特定環(huán)境下的性能分析，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中會(huì)對(duì)次用戶的傳輸性能產(chǎn)生很大影響的切換率和阻塞率等QoS因子缺少定性定量的研究。由于認(rèn)知無(wú)線電 技術(shù)能夠有效地利用頻譜空洞，為了保證通信質(zhì)量，只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中空閑頻譜資源滿足一定條件時(shí)才適合接入次用戶，否則接入也無(wú)意義；同樣，網(wǎng)絡(luò)在固定的主用戶頻譜效率下只能接入適量的次用戶。所以有必要提出一種新的接納控制技術(shù)，定性定量的明確接入條件和范圍。公開(kāi)號(hào)為CN102123400A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種基于CWAN的QoS方法，本發(fā)明提出的新框架優(yōu)化認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)端到端的QoS性能，提高了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的可行性。但缺乏對(duì)用戶接入條件、范圍和阻塞過(guò)程做出具體詳細(xì)的說(shuō)明，自適應(yīng)性上也有一定的缺陷，未定性定量地明確次用戶的接入條件和范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的接納控制方法，此方法是在對(duì)認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)頻譜接入的切換率、阻塞率等性能分析的基礎(chǔ)之上提出的。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用技術(shù)方案的為，提出一種認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的接納控制方法，認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)即時(shí)拒絕系統(tǒng)的狀態(tài)概率Pk、Pm調(diào)用公式
k jη = Yd-Pk + Ps,確定主用戶占用頻譜的頻譜效率，根據(jù)公式cr = 確定次用戶的
mΜμ
接入量，其中， _ (卿，) , O < k < m, η = -4— , p = V p* ，P為主用戶的
Pk— k\ /oImlkl 」
接入量，m為總信道數(shù)，k為當(dāng)前信道數(shù)，λ P λ2、μ ^ μ 2為單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)的主次用戶數(shù)和單位時(shí)間內(nèi)服務(wù)的主次用戶數(shù)；由馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)Π和α對(duì)次用戶切換率和阻塞率的接入性能關(guān)系確定次用戶切換概率PHand()ff和阻塞概率PB1(X;king，根據(jù)公式獲得加權(quán)因子β，并根據(jù)用戶QOS需求確定β的門(mén)限值ethMSlTOld;對(duì)次用戶進(jìn)行接納控制。進(jìn)一步控制具體為當(dāng)王用戶頻譜效率Π—定，β〈 β thresh()ld得到次用戶接入星的門(mén)限值α threshold，接入新用戶后系統(tǒng)中次用戶接入量總量α ' =α_+α ac^ssed，其中α ac^ssrai為已經(jīng)接入的次用戶量，為新接入的次用戶量；當(dāng)α ' ( ^--^時(shí)系統(tǒng)允許所有請(qǐng)求接入的認(rèn)
知用戶進(jìn)入系統(tǒng)；當(dāng)α ' > a threshold時(shí)，系統(tǒng)以概率接納次用戶進(jìn)入系統(tǒng)。
CT
當(dāng)次用戶的接入量一定，根據(jù)公式β
threshold。Ph—threshold+ (I-ω) Pb—確定β的門(mén)限值
β ttoe—id，根據(jù)用戶的QoS需求，在β < ^thrastold時(shí)得到η的門(mén)限值ilttoesh()ld ;當(dāng)接入新用戶后系統(tǒng)中次用戶頻譜利用率H丨(11__。1(1時(shí)，系統(tǒng)允許所有請(qǐng)求接入的認(rèn)知用戶進(jìn)入
系統(tǒng)；當(dāng)n ' ( rUtoeshtjld時(shí)系統(tǒng)以概率 接納次用戶進(jìn)入系統(tǒng)。 用戶可以根據(jù)實(shí)際需要(即當(dāng)用戶對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求較高時(shí)，則阻塞率門(mén)限值要選擇小些；當(dāng)需要接入用戶量增大時(shí)，則阻塞率門(mén)限值可選擇大一些，相應(yīng)其切換率要減小)選擇相應(yīng)的次用戶切換率和阻塞率的門(mén)限值PH-thMslTOld、PB-threshold^本發(fā)明依據(jù)用戶選擇的切換率和阻塞率的門(mén)限值，得到β門(mén)限值，提供一種對(duì)次用戶進(jìn)行控制的接納控制方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠根據(jù)當(dāng)前頻譜資源情況和次用戶服務(wù)質(zhì)量需求，自適應(yīng)地對(duì)擬接入的次用戶予以接納或者拒絕，通過(guò)接納控制可以更好地保障次用戶的QoS要求和網(wǎng)絡(luò)的整體性能。同時(shí)本發(fā)明能夠定性定量地給定次用戶的接入范圍和條件。


圖I為強(qiáng)制優(yōu)先排隊(duì)示意圖；圖2為馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；圖3為η和α對(duì)次用戶切換率和阻塞率的影響關(guān)系圖；圖4接納控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的接納控制方法進(jìn)行具體說(shuō)明。如圖I所示為基于強(qiáng)制優(yōu)先排隊(duì)理論的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)頻譜接入強(qiáng)制優(yōu)先排隊(duì)示意圖。示意圖中主用戶隊(duì)列是一個(gè)即時(shí)系統(tǒng)，主用戶的到達(dá)服從參數(shù)為λ i的泊松分布，服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為μ工的負(fù)指數(shù)分布。次用戶隊(duì)列是一個(gè)M/M/m/n多服務(wù)窗等待損失制排隊(duì)模型，次用戶的到達(dá)過(guò)程服從參數(shù)為λ 2的泊松分布，服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為μ2的負(fù)指數(shù)分布，次用戶排隊(duì)隊(duì)列長(zhǎng)度為ns。參數(shù)λρλ2分別表示單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)的主用戶數(shù)和次用戶數(shù)，參數(shù)μ1和μ 2表示單位時(shí)間內(nèi)服務(wù)的主用戶數(shù)和次用戶數(shù)。與圖I相對(duì)應(yīng)的馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖2所示。系統(tǒng)中信道狀態(tài)為三種被主用戶占用，被次用戶占用，空閑狀態(tài)。圓圈中的數(shù)字標(biāo)識(shí)(i，j，k)，其中i表示當(dāng)前狀態(tài)次用戶占用的信道數(shù)目，j表示當(dāng)前狀態(tài)主用戶占用的數(shù)目，k表示當(dāng)前次用戶等待服務(wù)的隊(duì)列長(zhǎng)度。信道數(shù)目共m個(gè)，次用戶的最大排隊(duì)長(zhǎng)度為
nso根據(jù)馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可得到次用戶的切換概率？!^和阻塞概率匕如下所示
權(quán)利要求
1.一種認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的接納控制方法，其特征在于，認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)即 時(shí)拒絕系統(tǒng)的狀態(tài)概率Pk、Pni調(diào)用公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接納控制方法，其特征在于，當(dāng)主用戶頻譜效率Π—定，β< @__。1(1時(shí)得到次用戶接入量的門(mén)限值athresh()ld，接入新用戶后系統(tǒng)中次用戶接入量總量0丨=αη +α 其中Qacxessed為已經(jīng)接入的次用戶量，anOT為新接入的次用戶量；當(dāng)a '≤ct thrash()ld時(shí)系統(tǒng)允許所有請(qǐng)求接入的認(rèn)知用戶進(jìn)入系統(tǒng)；當(dāng)a ' > athrash()ld時(shí)，系統(tǒng)以概率
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接納控制方法，其特征在于，當(dāng)次用戶的接入量一定，根據(jù)公式βthreshold。Ph-threshold+ a- )pB-threslTOld確定β的門(mén)限值ethresh()ld，根據(jù)用戶的Qos需求，β < ^tosht5ld時(shí)得到n的門(mén)限值nthMsh()ld;當(dāng)接入新用戶后系統(tǒng)中次用戶頻譜利用率n丨(η__。1(1時(shí)，系統(tǒng)允許所有請(qǐng)求接入的認(rèn)知用戶進(jìn)入系統(tǒng)；當(dāng)n'> nthreshaLd時(shí)系統(tǒng)以概率
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3其中之一所述的接納控制方法，其特征在于，根據(jù)馬爾科夫模型 求解得到次用戶切換率
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的接納控制方法。涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用強(qiáng)制優(yōu)先排隊(duì)理論對(duì)次用戶的切換率和阻塞率等接入性能進(jìn)行分析，提出了一種新的接納控制機(jī)制。根據(jù)當(dāng)前的頻譜資源和次用戶的接入量，自適應(yīng)地對(duì)擬接入的次用戶予以接受或拒絕。主要考慮了兩種情況一是在主用戶頻譜利用率一定的情況下如何確定合理的次用戶接入范圍；另一個(gè)是在次用戶接入量一定的情況下如何根據(jù)主用戶的頻譜利用率來(lái)確定次用戶的接入量。此接納機(jī)制不僅可以保證網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)知用戶的QoS還可以減少網(wǎng)絡(luò)中不必要的開(kāi)銷(xiāo)。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102905321SQ20121045056
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者鮮永菊, 趙陽(yáng), 楊春龍 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)