一种基于改进型稳定婚姻算法的频谱分配方法

摘要

本发明提供了一种基于改进型稳定婚姻算法的频谱分配方法，属于认知无线电中的频谱分配技术领域。本方法利用先验信息建立认知用户对频谱空洞的偏好优先级模型以及频谱空洞对认知用户的偏好优先级模型，从授权系统获取先验信息和频谱池，计算偏好优先级值，通过稳定婚姻算法实现动态频谱分配。本发明能够有效地实现认知用户与频谱空洞的稳定较优匹配，最大化频谱利用率，解决了因匹配不当造成的频谱资源浪费和切换过多等问题。

主权项

一种基于改进型稳定婚姻算法的频谱分配方法，设有M个认知用户和N个频谱空洞，M和N均为正整数；其特征在于，所述频谱分配方法实现步骤如下：步骤200，进行初始化，更新频谱池中的频谱空洞，更新认知用户的对频谱空洞的请求；步骤201，建立认知用户对频谱空洞的偏好优先级模型以及频谱空洞对认知用户的偏好优先级模型，并分别计算出各认知用户对各频谱空洞的偏好优先级，以及各频谱空洞对各认知用户的偏好优先级；建立认知用户对频谱空洞的偏好优先级模型，具体是：A,设第i个认知用户SU_i对各频谱空洞的频域偏好优先级表示为向量0≤m_k≤N，1≤k≤N；判断频谱池中第k个频谱空洞SH_k的信道容量是否小于认知用户SU_i所需信道容量，若是，设置中的m_k为0；若否，计算SH_k与SU_i的信道容量差值；根据信道容量差值设定频谱空洞的优先级，差值越小，频域偏好优先级越高，若信道容量差值相同，则频域偏好优先级相同；B,设SU_i对全部频谱空洞的时域偏好优先级表示为向量0≤f_k≤N，1≤k≤N；设频谱空洞SH_k的预估时长为认知用户SU_i所需时长为则置中的f_k为：f_k越小则对频谱空洞的时域偏好优先级越高；C,综合频域和时域上的优先级向量，SU_i对各频谱空洞的偏好优先级表示为向量向量中的元素分别代表认知用户SU_i对N个频谱空洞的偏好优先级；建立频谱空洞对认知用户的偏好优先级模型，具体是：设SH_k对全部认知用户的偏好优先级表示为向量其中n_i(1≤i≤M)根据如下公式来确定：$n_i={\mathrm{\lambda e}}^{\alpha \frac{T_{{\mathrm{SU}}_i}-T_{{\mathrm{SH}}_k}}{T_{{\mathrm{SH}}_k}}+\beta \frac{C_{{\mathrm{SU}}_i}-C_{{\mathrm{SH}}_k}}{C_{{\mathrm{SH}}_k}}+(1-\alpha -\beta )\frac{PL-32.45}{PL}}$n_i越小，对认知用户SU_i的偏好优先级越高；λ是认知用户切换和等待的加权，0＜λ≤1；为认知用户SU_i所需时长，为频段空洞SH_k的时长，为认知用户SU_i所需信道容量，为频段空洞SH_k的信道容量；PL为认知用户业务通信的路径损耗；α、β和(1‑α‑β)分别是对时长、信道容量和损耗的加权；步骤202，对未配对认知用户SU_j，如果下一偏好优先级的频谱空洞SH_k优先级不为0，发出配对请求，执行步骤203，否则执行步骤206；步骤203，判断频谱空洞SH_k是否有接入请求，如果有，执行步骤204b，否则执行步骤204a；步骤204a，等待下一次的配对请求，下一步执行步骤207；步骤204b，判断频谱空洞SH_k对新到的认知用户SU_j的偏好优先级是否高于频谱空洞SH_k对当前配对的认知用户SU_i的偏好优先级，如是，执行步骤205bb；否则，执行步骤205ba；步骤205bb，频谱空洞SH_k接受新认知用户SU_j的请求，拒绝之前的配对用户SU_i，下一步执行步骤207；步骤205ba，频谱空洞SH_k拒绝新认知用户SU_j的请求，维持与用户SU_i的配对，下一步执行步骤207；步骤206，本轮没有信道容量匹配的频谱空洞，该认知用户准备进入下一轮配对，执行步骤208；步骤207，判断本轮是否配对完成，如是，则执行步骤208；如不是，执行步骤202；步骤208，本次频谱分配工作结束，即将初始化进入下次分配。