[发明专利]基于跨层议价博弈的认知无线电网络资源优化分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于跨层议价博弈的认知无线电网络资源优化分配方法。

背景技术

认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术可以实现频谱资源的二次利用，有效提高频谱利用率，因此近年来受到研究人员的广泛关注。CR技术的特点是认知用户可以在不影响授权用户正常工作的情况下，以择机的方式动态接入(Dynamic Spectrum Access,DSA)主用户的空闲频段。2004年，美国FCC首先颁布了电视频段的注意到拟议制定规则NPRM(Notice ofProposed rule Making)，建议无TV频带许可证的无线电业务在不对授权业务造成干扰的前提下可以使用TV业务的频段。认知用户能通过改变自身的发射和接收参数动态地接入授权频谱，然而如何对空闲的授权频谱进行动态分配成为有待解决的问题。

采用认知无线电技术的网络节点称为认知用户，具有频谱感知、频谱分析与频谱决策、频谱共享等功能的认知用户构成了认知无线电网络，由于认知无线电网络中用户对带宽的需求、可用信道、位置等参数可能随时发生变化，认知无线电网络的DSA研究主要基于认知无线电概念的提出者Joseph Mitola博士提出的频谱共享池(Spectrum Pooling，SP)策略。SP的基本思想是将属于不同业务的空闲频谱组成一个公共的频谱池，并将整个频谱池划分为若干个子信道。为实现认知无线电网络中频谱资源的动态分配，近年来，国内外研究人员提出了一些利用博弈理论解决无线网络的频谱优化问题的策略，认知无线电网络中的功率控制问题也受到广泛的关注。

发明内容

本发明提供一种基于频谱共享池（SP）思想研究认知无线电网络中的频谱分配，并引入跨层设计机制来同时考虑物理层的功率控制问题的基于跨层议价博弈的认知无线电网络资源优化分配方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于跨层议价博弈的认知无线电网络资源优化分配方法具体步骤如下：

A．建立系统模型：

a.1设立网络模型：在认知无线电网络中，设定所有网络用户保持时隙同步，每个时隙为传输一个帧的时间，主用户以时隙的方式进行工作，在某个时隙里，主用户未使用的授权频段成为一个频谱空洞（Spectrum hole），所有主用户提供的频谱空洞集合构成一个频谱共享池SSP（Spectrum share pool），SSP中的无线信道在每个帧时隙内是静态的，由认知用户动态接入使用，同时设定认知用户可以通过频谱检测反馈信息，掌握每个频段的状态信息，维持一个共同的SSP；

设某个时隙频谱共享池SSP的大小为B（Hz），认知用户接入SSP中带宽b_i传输数据，h_i为第i个认知用户的发射机ST_i到接收机SR_i在带宽b_i上的传输链路增益，为主用户在频段b_i上收到干扰和噪声的总和，则第i个认知用户在频段b_i上的数据传输速率为：