[发明专利]无线电网络吞吐量的频谱感知优化方法

权利要求书

1.一种无线电网络吞吐量的频谱感知优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、根据主用户提供的信道服务信息，次用户分别制定各个无线网络通信信道的效用函数；

所述的效用函数是指：次用户选择感知信道i所能获得的期望收益成为信道i的效用函数，即在时刻t时有M_i个次用户感知信道i，信道i的效用函数为U(i，M_i)＝D_i/M_i，其中：D_i为信道i的网络吞吐量，M_i表示当前决定感知信道i的次用户数目；

所述的次用户是指：未获正式授权使用某固定信道频段的无线网络用户，但该网络用户已获得主用户的许可，允许其参与感知竞争以获取信道使用权，

所述的参与感知竞争是指：次用户通过以不干扰主用户占用信道的方式暂时获取信道使用权，其中：参与感知竞争的次用户总数为N，次用户集为Ω₁＝{1，2，…，N}；

第二步、每个次用户单独维护各自的协议栈结构并进行信道优化处理操作，生成感知决定通知并更新协议栈结构，其中：协议栈结构包括：当前感知各个可用信道的次用户数目统计表M₁、M₂、…、M_N，其中：M_i表示当前决定感知信道i的次用户数目；所述的感知决定通知是指次用户所决定感知的信道编号k；

所述的信道优化处理操作具体包括以下步骤：

2.1)标记所有的M_i为0；

2.2)次用户随机选择某一时刻t，并立即切换无线收发机，监听公共通信信道，频点为2.4GHz；

2.3)若在t时刻内次用户在公共通信信道上收到另一次用户所发出的感知决定通知，则次用户将根据此感知决定通知更新自己的协议栈，并重新从2.2)步开始重复优化处理操作过程；

2.4)若在t时刻内次用户未能在公共通信信道上收到感知决定通知，则该次用户对进行优化计算，得到感知决定通知：

2.5)该次用户于公共通信信道上发送感知决定通知，内容为该次用户所决定感知的信道编号k； 

2.6)该次用户立即感知信道k，

所述的优化计算是指：计算所有的U(i，M_i+1)＝D_i/(M_i+1)；记拥有最大效用函数的信道集合为S＝{p|p＝argmax _i U(i，M_i+1)}；记T＝{s|s∈S，M_s＝0}；记Q＝{q|q＝argmax _t D_t，t∈T}；若Q为空集，即Q＝Φ，则任选一个k，k∈S；否则任选一个k，k∈Q；M_k自增1，即M_k←M_k+1。

第三步、当更新协议栈结构中的信道编号所对应的信道未被主用户占用则次用户将以CSMA标准竞争方式接入所选择的信道，并开始数据传输和通信；否则回到第一步。

2.根据权利要求1所述的无线电网络吞吐量的频谱感知优化方法，其特征是，所述的主用户是指：获正式授权的无线网络用户，该主用户提供的信道服务信息是指：主用户信道带宽和主用户信道频点。

3.根据权利要求1所述的无线电网络吞吐量的频谱感知优化方法，其特征是，所述的可用信道是指：所有允许次用户以不干扰主用户工作的方式暂时准予接入使用的主用户授权信道，其中：总可用信道数为M，可用信道集为Ω₂＝{1，2，…，M}。

4.根据权利要求1所述的无线电网络吞吐量的频谱感知优化方法，其特征是，所述的网络吞吐量是指：认知无线电网络中所有已经被次用户使用的可用信道的吞吐量之和R＝∑_iI(M_i)D_i，其中：I()为指示函数：I(0)＝0；I(x)＝1，x＞0。

5.根据权利要求1所述的无线电网络吞吐量的频谱感知优化方法，其特征是，所述的稳定感知状态是指：使得认知无线电次用户的信道感知选择达到Nash均衡时的信道感知状态，在该稳定感知状态下，所有次用户均不会单方面更改自己作出的信道感知决定。

6.根据权利要求1所述的无线电网络吞吐量的频谱感知优化方法，其特征是，所述的更新协议栈结构是指：设感知决定通知中告知的信道编号为k，次用户相应的将协议栈中的M_k自增1，即M_k←M_k+1。