[发明专利]认知容迟网络中基于用户服务质量要求的多资源联合分配与优化方法

说明书

技术领域

本发明属于信息与通信工程技术领域，涉及无线通信系统中的认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术，特别是一种认知容迟网络中基于认知用户服务质量要求的多用户多资源联合分配与优化方法。

背景技术

目前，各种无线通信业务需求持续增长，导致无线通信系统对频谱资源的需求不断增加，从而使得无线频谱资源变得越来越稀缺。然而，频谱测量研究表明，授权频谱的使用率却非常低，导致授权频谱空穴浪费严重。为了开发频谱资源共享的无线通信系统，从系统级的角度提高频谱资源的利用效率，认知无线电作为一项新兴技术应运而生。

认知无线电(Cognitive Radio，CR)亦称为感知无线电，它可在不影响主用户(Primary Users，PUs)通信的前提下，智能地利用大量空闲频谱以满足次用户(Secondary Users，SUs)即认知用户(Cognitive Users，CUs)的可靠通信，从而提高无线频谱的利用率，实现频谱资源共享。认知用户能够实时感知无线通信系统周围的网络环境，通过对环境的理解、主动学习来动态调整网络参数以适应外部环境的变化。在基于CR技术的认知无线网络(Cognitive Radio Network，CRN)中，认知用户利用法定授权的主用户(Primary User，PU)暂时未使用的频段，一旦侦听到主用户收发信机需要通信时，就必须在一定的时间内退出该频段并切换到其它未使用的空闲频段进行机会通信(交叉共享(overlay sharing)方式)，或者在保障主用户通信服务质量(QoS)的前提下，降低发射功率进行协作式机会传输(重叠共享(underlay sharing)方式)，从而避免认知用户对主用户通信造成干扰。因此，认知用户如何迅速可靠地检测主用户频谱空穴、利用主用户频谱空穴进行机会频谱接入、通过优化认知网络的有限资源进行机会式传输，从而实现主次用户的频谱共享，这些都是认知无线电中的关键技术。

容迟网络(Delay Tolerant Network，DTN)是一种新型的网络体系结构，泛指由于节点移动等原因而没有稳定端到端传输路径以及大部分时间处于中断状态的一类网络。这一概念最早是由Fall K在国际会议SIGCOMM2003上提出，其应用涵盖了多种通信网络，如人群网络、车辆网络、移动Ad Hoc网络和无线传感器网络、星际间通信网络等等，应用场景不同，网络使用的路由策略也不同。DTN的特点主要有：链接的间歇性、可变的延迟、节点存储约束、网络拓扑结构的不断变化等。研究DTN可以为这些网络在拓扑动态变化情况下提供一定QoS保障的服务，是实现“无处不在的网络”的一项关键技术。

发明内容

本发明公开了一种认知容迟网络中基于用户服务质量要求的多资源联合分配与优化方法，其根据不同用户业务的服务质量要求采取不同的多资源联合分配与优化方法，以实现基于正交频分复用的认知容迟网络资源优化分配，支持各种服务质量要求的认知用户数据传输，在高效利用系统资源的同时实现频谱共享。

本发明采取以下技术方案：

认知容迟网络中基于用户服务质量要求的多资源联合分配与优化方法，认知容迟网络基于正交频分复用调制模型，根据网络中不同用户的服务质量要求进行用户分类：高服务质量(对传输时延要求高)的认知用户(Delay Sensitive Secondary User，DSSU)、一般服务质量(可容忍一定时延)的认知用户(Delay Tolerant Secondary User，DTSU)，对于高服务质量认知用户(DSSU)，采用基于余量自适应准则(Margin Adaptation，MA)的子载波比特联合分配，在满足用户传输业务速率要求的同时最小化干扰功率；对于一般服务质量的认知用户(DTSU)，采用基于速率自适应准则(Rate Adaptation，RA)的子载波功率联合分配，在满足用户总干扰功率受限条件下最大化用户的传输速率。

优选的，认知容迟网络中基于用户服务质量要求的多资源联合分配与优化方法，按如下步骤：

(1)根据认知用户传输业务的服务质量要求进行K对认知用户的分类，分为高服务质量认知用户(时延敏感性认知用户，DSSU)与一般服务质量认知用户(时延容忍性认知用户，DTSU)。

(2)对K1对DSSU进行基于MA准则的多用户子载波比特联合分配，对(K-K₁)对DTSU进行基于RA准则的多用户子载波功率联合分配。

(3)基于MA准则的多用户子载波比特联合分配流程如下：

●子载波分配流程：