认知无线电中一种保证服务质量的多级信道分配方法

摘要

认知无线电中一种保证服务质量的多级信道分配方法，在CDMA通信系统下检测频谱空洞，把频谱空洞等划分成M个带宽为B的空闲频带，对于一个基站下的N个认知用户，信道分配的目标函数为认知用户实际获得的QoS水平，确定认知用户需要使用空闲频带上的最小信道数目，根据认知用户需要的最小信道数目和预计通信量对认知用户分配信道。本发明在保证服务质量的前提下对认知用户进行动态频谱信道分配，运算复杂度低，计算量小，快速完成满足用户QoS要求的信道分配；采用多级的分配，以减少频谱跳变次数保证各认知用户通信的连续性；在CDMA通信系统下实现，提高系统容量，也可以更方便的实现认知用户与现存CDMA无线通信网的融合。

主权项

1.认知无线电中一种保证服务质量的多级信道分配方法，其特征是在CDMA通信系统下，扩频因子为SF，检测频谱空洞，把频谱空洞根据CDMA通信系统对通信频带带宽的要求等划分成M个带宽为B的空闲频带，各频带空闲时间t_hold,j的建模为服从参数为λ_j的指数分布，1≤j≤M，对于一个基站下的N个认知用户，认知用户i的预计通信量为I_i，单位Mb，要求通信的服务质量为P_QoSi，1≤i≤N，设认知用户i使用空闲频带j时实际服务质量为实际通信时间为空闲频带j的空闲时间t_hold，j的期望值为：则认知用户i使用空闲频带j上的信道，在满足服务质量P_QoSi要求下完成通信要满足：$\left\{\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{QoS\; i},j}^{\prime }\ge P_{\mathrm{QoS\; i}},& \left(a\right)\\ T_{\mathrm{req\; i},j}^{\prime }\le \frac{1}{{\lambda }_j}& \left(b\right)\end{array}\right.$定义认知用户i使用空闲频带j时发生频谱跳变的概率为T_reqi，j为认知用户i使用频带j所需通信时间，则实际服务质量满足：$P_{\mathrm{QoS\; i},j}^{\prime }=1-p_{i,j}^h$$=1-(1-e^{-{\lambda }_j{T}_{\mathrm{req\; i},j}^{\prime }})$$=e^{-{\lambda }_j{T}_{\mathrm{req\; i},j}^{\prime }}$条件(a)等价转换为：$P_{\mathrm{QoS\; i},j}^{\prime }\ge P_{\mathrm{QoS\; i}}$$\iff e^{-{\lambda }_j{T}_{\mathrm{req\; i},j}^{\prime }}\ge P_{\mathrm{QoS\; i}}$$\iff T_{\mathrm{req\; i},j}^{\prime }\le \frac{\ln P_{\mathrm{QoS\; i}}}{{\lambda }_j}---\left(a^{\prime }\right)$同时满足条件(a′)和条件(b)，则满足：$T_{\mathrm{req\; i},j}^{\prime }\le \min (-\frac{\ln P_{\mathrm{QoS},i}}{{\lambda }_j},\frac{1}{{\lambda }_j})---\left(c\right)$的估值为：$T_{\mathrm{req\; i},j}^{\prime }\approx \frac{I_i}{K_{i,j}·B·\log (1+{\alpha }_j)}$其中K_i，j表示认知用户i需要使用空闲频带j上的信道数目，也即频谱信道分配级数，α_j表示空闲频带j上的通信信道的信干比，将的估值带入式(c)，则：$\frac{I_i}{K_{i,j}·B·\log (1+{\alpha }_j)}\le \min (-\frac{\ln P_{\mathrm{QoS\; i}}}{{\lambda }_j},\frac{1}{{\lambda }_j})$$\Rightarrow K_{i,j}\ge \frac{I_i·{\lambda }_j}{B·\log (1+{\alpha }_j)}·\max (-\frac{1}{\ln P_{\mathrm{QoS\; i}}},1)---\left(d\right)$由不等式(d)确定认知用户i所需使用空闲频带j上的最小信道数目，也即所需的最小频谱信道分配级数，给认知用户分配信道。