一种可兼顾系统总传输速率和分配公平性的认知无线电动态频谱分配方法

摘要

本发明公开了一种认知无线电动态频谱分配方法，包括以下步骤：给定频带带宽等参数计算每个认知用户使用每个频带可能获得的传输速率；测量认知用户之间、认知用户与主用户之间的距离；获得每个认知用户的可用频带以及认知用户之间的干扰形态，构建干扰拓扑图，初始化干扰拓扑图中每个认知用户的频带分配标记为0；计算干扰拓扑图中每个认知用户的最大总传输速率预测值；计算干扰拓扑图中每个认知用户的分配调节因子；计算干扰拓扑图中每个认知用户的分配优先级，并记下认知用户可用频带集合中具有此分配优先级的频带；选择优先级最大的认知用户为其分配频带；分配到频带的认知用户的频带分配标记加1；更新干扰拓扑图。

主权项

一种认知无线电动态频谱分配方法，其特征在于，包括以下步骤：a)，给定频带带宽、认知用户传输功率、信道增益、热噪声功率和误码率需求；b)，假设在d₁×d₂区域内分布着M个认知用户，N个主用户，计算每个认知用户使用每个频带可能获得的传输速率，组成传输速率矩阵B，B＝{b|b_i,j}_N×M，b_i,j表示认知用户i若使用频带j可获得的传输速率；c)，测量认知用户与主用户之间的距离，获得每个认知用户的可用频带，组成可用频带矩阵A，可用频带矩阵A＝{a_i,j|a_i,j∈{0,1}}_N×M，若认知用户i与主用户j之间的距离小于主用户的覆盖半径r_p，则认知用户i不能使用主用户j的授权频带j，令a_i,j＝0，反之，令a_i,j＝1，测量认知用户之间的距离，假设有认知用户可使用相同的频带，判断有无干扰，组成干扰矩阵C，干扰矩阵C＝{c_i,k,j|c_i,k,j∈{0,1}}_N×N×M，若认知用户i与认知用户k之间的距离小于认知用户的传输半径r_s，则认知用户i和认知用户k不能同时使用同一条频带j，令c_i,k,j＝1，反之，令c_i,k,j＝0，d)，获得每个认知用户的可用频带以及认知用户之间的干扰形态，构建干扰拓扑图，初始化干扰拓扑图中每个认知用户的频带分配标记为0；e)，计算干扰拓扑图中每个认知用户的最大总传输速率预测值，记pred_i为认知用户i的最大总传输速率预测值：${\mathrm{pred}}_i=\underset{j=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}{a}_{i,j}·b_{i,j};$f)，初始化干扰拓扑图中每个认知用户的频带分配标记为0，记flag_i为认知用户i的频带分配标记，计算干扰拓扑图中每个认知用户的分配调节因子，记R_i为认知用户i的分配调节因子：$R_i=\left(\frac{1}{{\mathrm{pred}}_i}\right)·\left(\frac{1}{{\mathrm{flag}}_i+1}\right);$g)，计算干扰拓扑图中认知用户i的分配优先级CPr_i(m)，${\mathrm{CPr}}_i\left(m\right)=\underset{j\in w_i}{max}\frac{b_{i,j}}{(D_{i,j}+1)}·R_i$记Color_i为认知用户i可用频带集合w_i中具有此分配优先级的频带，Color_i＝arg{CPr_i(m)}其中，表示与认知用户i同时使用频带j会产生干扰的认知用户数；h)，选择优先级最大的认知用户为其分配频带；i)，分配到频带的认知用户的频带分配标记加1；j)，更新干扰拓扑图；k)，判断干扰拓扑图中是否有认知用户，若是，则更新干扰拓扑图中每个认知用户的频带分配标记，转到步骤f)，若否，则分配结束。