[发明专利]基于认知无线电的网络侧终端概率接入控制方法

说明书

技术领域

本发明属于泛在网络无线资源管理领域，具体涉及一种网络侧终端接入控制方法，可用于解决多个认知用户终端同时发出网络接入请求时，由于缺少协调而造成的泛在网络资源浪费以及网络系统收益降低的问题。

背景技术

现有的大多数无线网络都是基于固定的频谱分配方案，即由相关政府部门将频段授权给持证人，允许其在一定地域范围内长期使用。据联邦通讯委员会(Federal Communication Commission，FCC)统计显示，相当大的无线授权频段未能充分利用，其时间地域使用率从15％到85％不等。随着近年来无线应用的井喷式增加使得对频谱资源的需求也急剧增长，但是可用的频谱资源却日趋紧张，为了缓解该状况，联合无线资源管理技术应运而生，该技术通过充分利用动态频谱分配技术以及联合无线资源管理技术来满足日益增长的无线通信需求。

认知无线电作为动态频谱分配的重要技术实现手段，通过智能感知周围的可用频段，间歇性地接入已授权频段来提高频谱利用率。具有认知功能的终端(Cognitive terminal)能够根据周围的无线电环境自适应地调整工作频率、调制方式和发射功率等参数，在不干扰授权用户通信的前提下与其共享频谱。但当某一频谱上出现授权用户或信道质量恶化时，认知终端需要改变工作频谱，也就是进行频谱的移动。

2004年11月第一个基于认知无线电的无线标准IEEE 802.22工作组成立，目标为：在不影响已有电视设备服务的前提下，使用广播电视频段为具有认知功能的非授权用户提供廉价的无线接入服务。IEEE802.22固定无线区域网络(WRAN)的市场定位为偏远或地形复杂的地区(这些区域铺设有线宽带通信系统非常困难，且开销也非常昂贵)，但适用范围并不局限于此，还包括单家庭住宅、多户住宅、SOHO、小型商行和校园等。

802.22系统工作在54-862MHz的VHF/UHF广播电视频段，是一种点到多点的网络，由一个基站(BS，Base Station)控制蜂窝小区内的多个用户设备(CPEs，Consumer Premise Equipments)的媒体接入，通过下行链路向CPEs传输数据，CPEs通过上行链路向BS做出应答。本发明所述基站皆对应于认知无线电网络体系结构中的次基站，即只能机会式占用授权频段的基站。在泛在网络中，通信需求较密集的区域可通过多基站覆盖来提供通信保证，通过合理地请求接入控制算法可以使次用户以最大的概率接入网络获得服务同时又不影响主用户的服务体验，因而对于每一个来自SU的请求，BS将其分配至合适的RAN就显得至关重要。分配到一个RAN的SU请求过多，则会导致网络负载加重，更多的PU请求被阻挡在网络外；分配到一个RAN的SU请求过少，则会浪费频谱资源。

发明内容

本发明目的在于提供一种新颖的泛在网络下基于认知无线电的终端随机接入控制方法，有效地实现了多异构网络下的联合无线资源管理问题，明显提高网络系统由于允许接入次用户获得的收益。

为了解决现有多异构无线网络中存在的联合无线资源管理问题，本发明提供的技术方案是：

一种基于认知无线电的网络侧终端概率接入控制方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)网络侧联合接入控制管理器(Joint Access Control Manager，JACM)获取区域内各个无线接入网络(Radio Access Network，RAN)的属性参数和次用户(Secondary User，SU)的接入定价策略；其中属性参数包括系统所包含的RAN数量各个RAN内主用户(Primary User，PU)请求的泊松过程到达速率λ＝{λ_p1，λ_p2，…λ_pn}、整个网络系统中次用户请求的泊松到达速率λ_s以及各个RAN的信道容量SU的接入定价策略为当系统在已有k个用户被服务时再接入一个SU请求所能获得的预期收益u_k；其中λ_pk是第k个RAN中PU的到达速率，1≤k≤n；K_i是第k个RAN中PU被阻挡的损失，其中1≤i≤n；

(2)JACM根据RAN的属性参数和SU的接入定价策略将最优接入概率的求解问题抽象为平均状态最大收益的随机动态规划问题，通过建立Bellman方程组，并采用Policy Iteration方法对问题进行求解；在系统所有可能的状态为的情况下，获取最优接入概率向量集合该概率向量集合确定了系统在各种可能状态下接入每个RAN的概率；