[发明专利]一种射频能量收集认知无线电系统中的多信道选择方法

说明书

本发明公开了一种射频能量收集认知无线电系统中的多信道选择方法，其处理过程为：计算认知用户能收集到的射频能量大于其能在每个子信道上进行数据传输所需的射频能量的概率；并计算认知用户位于每个子信道上活跃的授权用户的保护半径内的概率；然后根据认知用户能收集到的射频能量大于其能在每个子信道上进行数据传输所需的射频能量的概率和认知用户位于每个子信道上活跃的授权用户的保护半径内的概率，计算认知用户能接入每个子信道进行数据传输的概率；再根据认知用户能接入每个子信道进行数据传输的概率，每个认知用户进行多信道选择，选择一个空闲子信道接入进行数据传输；优点是能够有效地提高认知用户的平均吞吐量。

技术领域

本发明涉及一种多信道选择策略，尤其是涉及一种射频能量收集认知无线电系统中的多信道选择方法。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，人们需要更多的无线电频谱来传递信息，而频谱资源是非常宝贵的，随着频谱的使用越来越多，频谱资源变得越来越紧缺。现有的频谱分配方案无法使频谱资源得到充分利用，为了提高频谱利用率，频谱管理者开始采用动态频谱管理方案，其中认知无线电技术被认为是实现动态频谱管理的一种主流方案。射频能量收集技术可以通过从周围空间的射频信号中收集能量；同时，使用射频能量收集技术给认知无线电系统供能，实现能量的可持续利用，在提高能量利用率的同时，也能在一定程度上提高通信系统的性能。

在多用户多信道的认知无线电网络中，授权用户对信道的优先权要大于认知用户，认知用户需要通过频谱感知选择合适的信道进行接入，当存在多个认知用户时，可能会存在同一信道在某个时刻被多个认知用户尝试接入的情形，这就需要合理地对认知用户进行信道分配。一般来说，进行信道选择时，认知用户会根据自身的情况选择最适合的信道进行接入，同时考虑对其他用户的干扰等各因素。因此，信道选择是对用户传输效率和系统传输公平性等各方面权衡的过程。现有的基于射频能量收集的多信道选择策略主要有ETM(Expected Throughput Maximization，期望吞吐量最大)和UCS(Uniform ChannelSelection，均匀信道选择)两种，其中，ETM是只考虑认知用户平均吞吐量最大化时的选择策略，UCS则是认知用户以相等的概率选择每个信道。在这两种多信道选择策略中，都假设认知用户在射频能量收集和数据传输阶段选择相同的信道进行，这就使得认知无线电系统在射频能量收集的过程中无法进行数据传输，因此限制了认知无线电系统的吞吐量性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种射频能量收集认知无线电系统中的多信道选择方法，其能够有效地提高认知用户的平均吞吐量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种射频能量收集认知无线电系统中的多信道选择方法，其特征在于它的处理过程为：通过计算认知用户能在每个子信道上收集射频能量的概率，计算认知用户能收集到的射频能量大于其能在每个子信道上进行数据传输所需的射频能量的概率；并计算认知用户位于每个子信道上活跃的授权用户的保护半径内的概率；然后根据认知用户能收集到的射频能量大于其能在每个子信道上进行数据传输所需的射频能量的概率和认知用户位于每个子信道上活跃的授权用户的保护半径内的概率，计算认知用户能接入每个子信道进行数据传输的概率；再根据认知用户能接入每个子信道进行数据传输的概率，每个认知用户进行多信道选择，选择一个空闲子信道接入进行数据传输。

该多信道选择方法具体包括以下步骤：

步骤一：在多信道多用户的射频能量收集认知无线电系统中，设定授权用户的保护半径，位于授权用户的保护半径内的认知用户不能在授权用户活跃的子信道上进行数据传输，而能在其它空闲子信道上进行数据传输；并设定授权用户的射频能量收集半径，若一个认知用户位于一个授权用户的射频能量收集半径内，即该认知用户与该授权用户之间的直线距离小于授权用户的射频能量收集半径，则该认知用户能在该授权用户活跃的子信道上收集射频能量，若一个认知用户未位于一个授权用户的射频能量收集半径内，即该认知用户与该授权用户之间的直线距离大于或等于授权用户的射频能量收集半径，则该认知用户不能在该授权用户活跃的子信道上收集射频能量；