[发明专利]认知无线电网络中基于主用户活动性预测的拓扑控制方法

说明书

本发明属于无线电网络技术领域，公开了一种认知无线电网络中基于主用户活动性预测的拓扑控制方法，提出一种基于主用户活动性的链路预测模型，首先在上述模型的基础上来预测链路的可用时间，然后将计算得到的链路可用时间作为改进最大生成树拓扑控制算法的目标。本发明这样可以最大化网络拓扑的保持时间，避免了频繁的进行网络重构，减小了网络拓扑保持的花费；从而能够简化拓扑，减小冗余链路，增大网络拓扑的维持时间，减小网络拓扑的重构次数；仿真结果证明了基于主用户活动性的拓扑控制算法对于链路的可用持续时间预测的更加的准确，同时也保证了网络拓扑能够维持最大化的持续时间。

技术领域

本发明属于无线电网络技术领域，尤其涉及一种认知无线电网络中基于主用户活动性预测的拓扑控制方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

随着越来越多的人们在日常生活中依赖无线技术(如WiFi网络等)，使得无线电资源变得更加的稀缺，同时又由于当前的静态频谱资源政策是由政府机构规定的，即在当前的静态频谱政策下，仅仅有5％-15％的频谱被充分利用，还有大量的频谱资源未被利用，这造成了无线电频谱资源的分布不均匀。为了克服以上的两种因素带来的频谱稀缺问题，提高频谱资源的利用率，认知无线电网络(CRN)被提出，并且它会在未来通信机制中变为一个整体构件。认知无线电网络中包含两种不同优先级类型的用户：

主用户(PU)是频谱的拥有者，能够优先的接入授权频谱，另一种是次级用户(SU)，只有在不对主用户(PU)造成干扰的前提下机会性地接入授权频谱。

在移动认知无线电网络中，由于网络中的用户不是静止的，而是移动的，这会使得网络拓扑的动态性变得更加的复杂。

与传统的认知无线电网络相比，移动认知无线电网络中的次级用户之间的通信不仅受到次级用户本身的影响，也会由于主用户的干扰而变得不可通信，使得节点之间的通信中断或者延迟，而且频谱的动态接入与断开会造成次级用户的可用信道随着时间与空间的改变而变化。这些因素都会使得认知无线电网络的拓扑结构动态性的变化，从而使得在移动认知无线电网络中动态拓扑控制与路由研究变成为一个更具有复杂性的问题。

拓扑控制技术的实质就是减小介质访问控制层的竞争度，删除网络拓扑中不符合目标度量的链路，保存网络拓扑中的符合目标度量的链路，减小网络中节点能量的花费，同时由于在拓扑控制后维持的网络拓扑具有更高质量的链路，因此在其生成的网络拓扑上运行路由协议，将会使得网络的吞吐量等性能变得更加的优越。因此稳定可靠的拓扑对于改善无线网络，尤其是认知无线电网络的整体性能起着关键作用。

在对认知无线电网络拓扑的研究过程中，大量的研究成果已经被提出。文献提出了一种基于链路预测的联合拓扑控制与路由算法，即通过建立链路预测模型来计算出链路的可用时间以及与之相对应的概率，然后设计了一种以最大化网络的存活时间为目标函数的拓扑控制算法，最终优化了网络的整体性能。文献设计了一种混合度量-功耗与链路可用时间之和，然后设计了一种基于局部最小生成树的网络拓扑控制的算法，使得网络的性能得到了更大的改善。文献提出了基于链路保持时间的拓扑控制算法，在这个算法中链路保持时间将通过采用几何的方法严格推导得出,文献提出了一种基于节点移动性的链路可用性的预测模型，来预测链路在任意时刻t的可用时间，并通过实验结果来验证其预测的准确性，文献考虑的是在认知无线电网络中静止的情况，没有考虑节点移动性对网络拓扑的影响。文献采用渗流理论来论证了认知无线电网络拓扑的连通性以及通过严格的数学理论推导来证明在什么情况下布设的认知无线电网络性能最优。

综上所述，现有技术存在的问题是：