[发明专利]基于连通性的认知网络部署方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线网络技术领域，具体涉及一种基于连通性的认知网络部署方法及系统。

背景技术

近十年来，在技术创新和应用需求的双重驱动下，无线通信技术得到了飞速发展，已经形成了多种认知无线接入技术并存的格局。与此同时，迅速增长的无线业务需求也使未来无线通信中的频谱资源缺乏问题日益突出。这两个问题已经成为制约无线通信朝着宽带化、泛在化等方向发展的基本问题。目前各国的研究人员试图通过各种方式和技术来解决这些问题。1999年首次被提出的认知无线电，基本的思想是“基于对其工作环境的交互改变发射机参数的无线电”。它为频谱的灵活使用指明了一个方向。随后其被做了进一步的阐述，其基本思想是，未授权用户能够可靠地感知频谱环境，检测授权用户的存在，从而自适应地使用可用频谱，并用于数据传送，同时不干扰授权用户的通信。为了解决频谱稀缺问题，FCC（Federal Communications Commission，美国联邦通讯委员会）在2004年通过了非授权设备在授权频段上的使用。随后，动态频谱接入技术被提出，并用于解决当前频谱效率低等问题。这一新领域的研究预示了频谱效率的提高及认知无线电网络的发展。

认知无线网络技术的出现为动态频谱接入策略提供了一种新的框架，它是一种开放的频谱管理系统。认知网络中的授权用户具有较高的优先权使用授权频谱，而具有认知能力的非授权用户可以在对授权系统不造成干扰的前提下利用空闲的频谱资源。认知无线网络技术的出现使认知用户可以和授权用户共享频谱资源，从而提高了频谱资源的利用效率。

由于在认知网络中，主用户拥有频谱使用许可权，因此在部署认知用户时，首先必须避免对于主用户网络的影响，同时为了保证认知用户网络的可用性，部署时必须保证认知用户网络的连通性。这样就产生了一个问题，如何保证部署的认知用户网络满足以上两个条件，这样的认知用户网络在部署时有什么依据，认知用户网络中的哪些参数会影响网络的这些性质，产生这种影响的原理是什么，各种参数与认知用户网络连通性的关系又是什么，这些重大问题都需要在部署认知网络时进行讨论。但是目前仍没有一套完整的技术方案来指导认知用户网络的部署，导致认知网络的部署时只能根据经验和直觉进行尝试，认知用户网络的部署带有很大的盲目性，极大的阻碍了认知用户网络的普及和发展。

综上所述，一种针对上述认知网络部署过程中遇到的两个难点的认知网络部署方法及系统是亟待提供的。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于连通性的认知网络部署方法及系统，用以指导认知用户调整网络规模，节点密度和发射功率等，在避免对主用户造成影响的同时保证自身的连通性，在最大程度上减少了认知网络部署的盲目性。

（二）技术方案

本发明技术方案如下：

一种基于连通性的认知网络部署方法，包括步骤：

S1.采集并分析主用户网络信息；

S2.预设认知用户网络覆盖直径及认知用户发射功率上下限值；

S3.根据通信连通性确定认知用户发射功率；

S4.根据拓扑连通性确定认知用户网络节点密度；

S5.计算认知网络的连通性并判读其是否满足用户需求：

是，则根据步骤S2-S4中确定的参数部署认知网络；

否，则更新步骤S2中认知用户网络覆盖直径及认知用户发射功率上下限值并重复步骤S2-S4。

所述主用户网络信息包括：主用户网络节点密度λ_p以及主用户网络业务到达率λ_pm。

所述步骤S3包括：

S301.设定通信连通概率P_comm；

S302.求解函数得到认知用户发射功率r；其中，λ_s表示认知用户网络的节点密度；d表示预设的认知用户网络覆盖直径。

所述步骤S4包括：

根据函数求解认知用户网络节点密度λ_s；其中，P_topo表示拓扑连通概率。

所述步骤S5中计算认知网络的连通性包括：

根据步骤S2-S4中计算结果，计算通信连通概率P_comm以及拓扑连通概率P_topo；认知网络的连通概率P_connected=P_topo×P_comm。

所述步骤S5还包括：

评估认知网络部署成本：