[发明专利]信道中心系统及利用信道中心策略实现信道分配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电网络中信道分配技术领域，具体涉及信道中心系统及利用信道中心策略实现多用户多信道认知无线网络中信道合理分配的方法。

背景技术

频谱资源是一个有限的资源，但若为了保证用户不受干扰地使用频谱资源，使用固定频谱接入的方法，则会造成频谱使用效率低下的问题。而认知无线电就是用来解决这一问题的技术，使用动态频谱接入的方法，充分使用稀缺的频谱资源。在2003年十月，The United States Federal Communications Commission(FCC)接收了提议，搜集对认知无线电系统的使用和应用开发的意见，这引发了人们对认知无线电研究的热潮。目前，诸如频谱感知、智能学习、动态频谱分配、频谱共享等方面有已很多的研究。但直到今天，认知无线电方面仍然有很多问题待解决，如是否需要公共控制信道的问题，联合频谱感知和接入问题，合理构建机会经济模型问题，和认知无线电网络的架构实现。

然而引入动态频谱接入的方法会产生了信道使用是否合理的问题，如非授权用户恶意占用信道的行为严重影响授权用户的权益，所以需要建立合理的奖惩措施规范信道的使用，不仅仅只是追求用户吞吐量的最大化，而是要在合理满足各用户权益的情况下获得吞吐量的最大化。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种信道中心系统及利用信道中心策略实现多用户多信道认知无线网络中信道合理分配的方法。

技术方案：本发明所述的信道中心系统，包括管理层、服务层、信道中心和用户群；用户群由一级用户、二级用户和三级用户组成，通过信道中心向服务层发送信息，服务层和管理层相连、共同处理接收到的信息；服务层接收举报信息，提供用户注册，存储信号通道状态信息和更新空闲信号通道，管理层审核服务层接收的举报信息，规划用户等级和执行信号通道分配。

所述服务层和管理层可依附于基站或者认知无线网络主要节点建立，所述服务层提供给用户群的服务有：用户注册、空闲信道信息更新、信道借用和信道借贷情况查询，信道借贷情况查询可供用户对常用信道进行分析，并对信号中心系统进行优化；所述管理层提供给用户群的服务有：用户信息维护、用户等级管理、用户增加、信道信息管理和处理举报信息。

基于以上系统，利用信道中心策略实现多用户多信道认知无线网络中信道合理分配的方法，包括以下步骤：

(1)服务层接收注册申请并由管理层进行分级：一级用户为授权用户、享有一级用户信号通道，二级用户为非授权用户、可以接入空闲的一级用户信号通道，三级用户只能接入未被划分授权的信号通道；

(2)服务层接收一级用户发送的空闲信道提供或取消信号，在空闲信道列表中添加或删除信道状态信息，若接收的信号为空闲信道取消信号，则发送取消该信道借用信号；

(3)服务层接收用户群发送的信号通道借用信号，管理层根据用户等级和当前空闲信道信息来确定如何分配信号通道；

(4)一级用户向服务层发送空闲信道取消信号后，服务层向正在使用该空闲信道的二级用户发送暂停使用信号，若一级用户发现在发送空闲信道取消信号后，自己的一级用户信号通道仍被长时间占用即可向服务层举报，管理层接收服务层的举报信息，并核实，对确实存在长时间占用一级用户信号通道的二级用户做降为三级用户处理；

(5)一级用户或二级用户成功接入信号，服务层存储信道状态信息、更新空闲信道信息并提供信道借贷情况的查询。

所述步骤(1)中的用户分级是根据信道中心存储的信道借贷的历史情况而实现的，对存有恶意占用信道情况记录的二级用户降级为三级用户。

所述步骤(3)中服务层接收一级用户发送的空闲信道提供信息，并将空闲信道分配给请求借用信号通道的二级用户，三级用户即使请求也无法借用此空闲信道。所述步骤(3)中利用马尔科夫链相关知识建立多用户多信道认知无线网络单元式模型，简化多用户多信道情况下认知无线电网络的分析复杂度，并利用遗传算法进行信道分配的最优化。所述多用户多信道认知无线网络单元式模型可以视为在单用户多信道单元式模型的基础上增加用户，单用户多信道单元式模型的三态转换图包括三种状态：数据传输、信道感知和信道切换，信道感知状态是用于感知当前需要接入的信道是否空闲，如果空闲则进入数据传输状态，否则进入信道切换状态，等待分配其他信道。