[发明专利]一种认知无线电中应用的信道随机征用方法

说明书

本发明涉及一种认知无线电中应用的信道随机征用方法，属通信技术领域。首先网络信道依据随机游走模型来随机形成信道矩阵；随后采用择机频谱分配方式将未授权用户分配到信道中；计算未授权用户信道征用的概率；未授权用户和已授权用户进行信道征用；并统计本次信道征用中所有用户进行数据通信所产生的网络吞吐量，依次不断的循环，采用并行处理算法来随机征用信道，将得到的有效吞吐量进行比较，直到统计的网络吞吐量达到收敛时获得最优的自适应模型信道随机征用方法。本发明在已授权用户不占用信道的情况下，未授权用户可以使用该信道进行数据传输，从而减少了信道资源的浪费，提高了信道资源的利用率。

技术领域

本发明涉及一种认知无线电中应用的信道随机征用方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，人们对无线电也有了深刻的认识。然而，频谱资源在现实生活中的利用率却不高，尤其是大部分已授权的频谱资源存在着严重的浪费。这种现象大部分是由于采用传统的固定分配模式来分配信道资源所造成的。

为了高效的利用频谱资源，基于频谱资源的择机频谱接入技术在认知无线电中被提了出来。认知无线电中的择机频谱接入技术是在感知频域、时域和空域等频谱环境，自动搜寻出已授权频段的空闲频谱的基础上加以利用，并允许未授权用户在不干扰已授权用户的情况下，随机的征用可用信道进行通信。一旦已授权用户要建立通信，未授权用户马上释放所占用的信道供给已授权用户使用。

鉴于频谱资源趋于枯竭的今天，如果能够把这些被浪费的频谱资源进行二次利用，那么在很大程度上就提高了频谱资源的利用率，因此提出了认知无线电中信道随机征用的方法。该方法通过随机分配信道，采用并行处理自主决策算法来循环检测随机征用信道，最终得到最优的信道协调模型，从而大幅度的提高频谱的利用率，减少资源的浪费。

发明内容

本发明提供了一种认知无线电中应用的信道随机征用方法，在随机分配的信道中能快速的找到空闲信道供给用户随机征用，并且使得通信系统的吞吐量达到最优，从而得到最优的信道协调模型的问题。

本发明认知无线电中应用的信道随机征用方法是这样实现的：首先网络信道依据随机游走模型来随机形成信道矩阵；随后采用择机频谱分配方式将未授权用户分配到信道中；计算未授权用户信道征用的概率；未授权用户和已授权用户进行信道征用；具有优先权的已授权用户会率先随机的占用一个可用信道进行正常通信；随后分配到信道中的未授权用户根据信道征用概率开始对信道占用情况进行检测分析，首先对信道征用概率高的信道进行检测分析，如果检测到已授权用户不占用该信道或有空闲信道时，未授权用户就使用该信道进行数据传输；如果没有检测到可用信道且信道征用周期结束，则未授权用户无法进行数据传输，终止未授权用户对信道的征用，并等待下一次的信道征用；并统计本次信道征用中所有用户进行数据通信所产生的网络吞吐量来形成初始化系统模型和优化目标，这样依次不断的循环，采用并行处理算法来随机征用信道，将得到的有效吞吐量进行比较，直到统计的网络吞吐量达到收敛时获得最优的自适应模型信道随机征用方法。

所述认知无线电中应用的信道随机征用方法的具体步骤如下：

Step1、网络信道依据随机游走模型获取信道矩阵H_m×n：

首先在网络中运用随机游走模型y(t)＝ε+y(t-1)+e(t)，不断的改变t的值，使得每个t对应着一个信道，最终得到一系列的信道，把这些得到的信道有序的放到矩阵中形成m×n维随机信道矩阵H_m×n：

其中，y(t)表示信道序列，e(t)表示随机项，并且E[e(t)]＝0，ε表示常数项，H_m,n表示第m行的第n个信道；

Step2、把未授权用户采用择机频谱分配方式分配到网络信道中，网络信道形成通信模型：