[发明专利]一种信道持续时间的认知无线电网络频谱分配方法

权利要求书

1.一种信道持续时间的认知无线电网络频谱分配方法，其特征在于，所述信道持续时间的认知无线电网络频谱分配方法包括以下步骤：

步骤一，初始化系统与矩阵，得到干扰矩阵C、信道可用矩阵L以及与之对应的信道可用概率矩阵P，初始化分配矩阵A为零矩阵；

步骤二，根据标记规则计算每个用户n的标记，并且决定与该标记相对应的颜色m；

步骤三，选择具有最大标记值的节点n′，并且如果具有相同的最大标记值，那么就选择干扰邻居数较小的标记值，并且用于该标记相对应的颜色对节点n′进行着色；

步骤四，更新拓扑：删除节点n′中的可用颜色列表，同时在与节点n′相互干扰的邻居节点中的可用颜色列表中删除颜色m；

步骤五，判断节点全部被着色或节点中的可用颜色列表是否为空：如果节点全部被着色或节点中的可用颜色列表为空，则分配停止并且输出最终有效的分配矩阵A以及与该有效分配矩阵对应的目标函数值；如果节点没有全部被着色，并且节点中的可用颜色列表不为空集，则跳转到步骤三；

所述信道持续时间的频谱分配方法的无线电网络模型每个信道的可用概率计算公式为：

p_i＝MAX_TIME_off/MAX_TIME_on+MAX_TIME_off；

其中MAX_TIME_on表征PU信道待在ON上的最大持续时间，MAX_TIME_off表征PU信道待在OFF状态上的最大持续时间；信道i对全部次级用户的可用性是以p_i为概率产生的0-1向量；

所述信道持续时间的频谱分配方法的频谱分配模型定义为：

(1)信道可用矩阵L＝{l_n,m|l_n,m∈{0,1}}_N×M，l_n,m＝1，表征颜色m对用户n以p_i为概率可用；l_n,m＝0，表示颜色m对用户n是不可用的；可用信道数M，网络中认知用户数N；

(2)干扰约束矩阵C＝{c|c_n,k,m∈{0,1}}_N×N×M，c_n,k,m＝1表征次级用户n和次级用户k在颜色m上是干扰，并且当n＝k时，c_n,k,m＝1-l_n,m，由信道可用矩阵所决定；

(3)可用信道持续时间矩阵T＝{t_n,m}_N×M，如果l_n,m＝1，t_n,m值均匀随机的从[0,MAX_TIME_off]上选择；

(4)无干扰有效分配矩阵A＝{a_n,m|a_n,m∈{0,1}}_N×M，如果颜色m分配给用户n，则a_n,m＝1，并且无干扰的分配需要满足由C决定的全部干扰条件，约束问题公式化为：

Λ_N,M表征所有满足无干扰的分配矩阵；

(5)与分配矩阵A相对应的可用持续时间的分配矩阵B＝{b_n,m}_N×M，如果颜色m分配给用户n，则有b_n,m＝t_n,m，要不然，则b_n,m＝0；

所述信道持续时间的频谱分配方法的在无干扰的前提下最大化已经被分配给全部次级用户的信道的可用持续时间：

频谱分配为对图G＝(V,E_C,L_p)的着色问题；其中V是图G的顶点集，用来表征次级用户，E表示节点之间的无向边，E_C用来表示节点之间存在干扰，L_p表示信道可用概率矩阵；满足约束条件的着色条件为：在任意两个点之间存在颜色为m的边，则这两个点不能同时被颜色m着色；

基于可用信道的可用持续时间的标记规则：

label_n＝max t_n,m；

color_n＝arg max t_n,m；

优先为干扰邻居数最小的用户分配信道。