基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法
2023-09-18 08:33:30 2
專利名稱：基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法
技術領域：
本發明屬於通信技術領域，更進一步涉及無線通信網絡技術領域中認知網絡的基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法。本發明利用振蕩器的相位離散迭代和相位同步原理，提高了並行處理能力，可實時得到認知網絡的頻譜分配。
背景技術：
隨著無線電應用範圍的不斷擴展，人們對頻譜資源的需求也越來越大，而有限的頻譜資源已經難以滿足用戶的需求。認知網絡的目的就是更好地利用網絡中空閒的頻譜， 以提高頻譜的動態分配能力，從而提高頻譜的使用效率。因為大部分的頻譜已經被授權用戶所佔用，認知網絡的任務就是在不影響授權用戶正常通信的條件下，將授權用戶所空閒的頻譜分配給其它認知用戶使用；一旦檢測到授權用戶開始使用該頻譜，那麼認知網絡將把備用的空閒頻譜分配給該認知用戶繼續使用。近些年來有很多科研工作者著重研究了認知網絡中的頻譜分配策略，主要包括基於博弈理論的方法，基於價格拍賣機制的方法，以及基於圖著色理論的頻譜分配方法。現有的頻譜方法，大都沒有考慮進行分配時所用的時間和認知用戶在購買頻譜時的花費問題，因此現有的方法有可能造成頻譜資源在時間上的浪費以及用戶在通訊時花費的增加。華中科技大學申請的專利「一種基於接收機幹擾的認知無線電網絡OFDM頻譜分配方法」(專利申請號200810047781. 4，公開號CN 101286807A)。該專利申請提出了一種接收機幹擾模型下基於圖論的認知無線電網絡OFDM頻譜分配方法，可以準確地建模認知無線電網絡頻譜分配，同時在認知無線電網絡中有效地進行頻譜分配，其目標可以最大化頻譜效益，最大化最小公平或最大化比例公平。該專利申請的方法存在不足之處是，沒有考慮頻譜分配過程的實時性，導致了頻譜資源在時間上的浪費，影響了頻譜利用率；同時，該方法在進行頻譜分配時著重考慮了公平性原則而忽視了整個網絡用戶的總通訊花費，從而導致了認知用戶購買頻譜時花費增多，影響了認知網絡中頻譜資源的優化性。
發明內容
本發明的目的在於克服上述已有技術的不足，提出一種基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法，以有效地提高頻譜的使用效率，同時降低認知網絡中用戶購買頻譜時的總花費。本發明的具體步驟如下(I)生成認知網絡的頻譜幹擾圖；將認知用戶抽象成圖中的節點，判斷所有用戶兩兩之間是否存在幹擾，若存在，則連接圖中對應的節點對；(2)建立反圖模型對認知網絡頻譜幹擾圖進行反圖操作，得到該網絡的反圖模型；(3)獲得振蕩器的相位值
將反圖中每一個節點對應的振蕩器迭代前的相位值代入下列差分方程，獲得該振蕩器對應的一個新的相位值，將該新的相位值作為下次迭代前的相位值，以此類推，直到獲得每一個振蕩器相位穩定時的相位值；
權利要求
1.一種基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法，具體步驟如下(1)生成認知網絡的頻譜幹擾圖；將認知用戶抽象成圖中的節點，判斷所有用戶兩兩之間是否存在幹擾，若存在，則連接圖中對應的節點對；(2)建立反圖模型對認知網絡頻譜幹擾圖進行反圖操作，得到該網絡的反圖模型；(3)獲得振蕩器的相位值
2.根據權利要求I所述的基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法，其特徵在於， 步驟(I)中所述的反圖操作是指，保持認知網絡頻譜幹擾圖中節點的網絡拓撲結構不變， 連接原頻譜幹擾圖中不存在連接邊的兩個節點，刪除原頻譜幹擾圖中兩個節點之間的連接邊，得到反圖模型。
3.根據權利要求I所述的基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法，其特徵在於， 步驟(3)中所述的相位穩定的判定方法為，將每個振蕩器迭代後的相位與迭代前的相位相減，得到一個差值，若該差值小於0，對該差值求絕對值，在所有振蕩器的差值中選取其中差值最大的一個差值，若該最大差值小於閾值ε，0 < ε < I,則認為每一個振蕩器的相位穩定。
4.根據權利要求I所述的基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法，其特徵在於， 步驟(4)中所述的閾值T的取值範圍為0 < T < I。
全文摘要
本發明提出了一種基於相位離散迭代的認知網絡頻譜分配方法，克服現有技術中頻譜使用效率較低且用戶花費較高的問題。其實現步驟是(1)生成認知網絡的頻譜幹擾圖；(2)建立反圖模型；(3)獲得振蕩器的相位值；(4)節點分組；(5)組排序；(6)頻譜排序；(7)分配頻譜；(8)獲得頻譜分配方案。本發明提出的方法利用相位的離散迭代，提高了並行處理能力，加快了頻譜分配過程，有效提高了頻譜的使用效率；同時，該方法在頻譜分配的過程中充分考慮了用戶購買頻譜時的花費，給儘可能多的用戶分配費用較低的頻譜，因而降低了認知網絡中用戶的總花費。
文檔編號H04W16/10GK102612036SQ20121010209
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月9日 優先權日2012年4月9日
發明者劉芳, 吳建設, 戚玉濤, 李蕊, 焦李成, 王達, 緱水平, 陸蕊, 馬文萍 申請人:西安電子科技大學