[发明专利]一种面向认知网络的性能优化方法及系统

权利要求书

1.一种面向认知网络的性能优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立认知网络场景模型；所述认知网络场景模型包含主级用户节点、次级用户节点，其中，预定义范围内的次级用户节点组成一个节点簇，每个节点簇中包含一个节点簇头；所述主级用户节点用于向所有节点发送频谱信息；所述次级用户节点用于频谱和网络环境的感知并发送至簇头；所述节点簇用于和认知网络场景模型中的其他网络节点通信；

在所述认知网络场景模型中，根据所述节点簇的本地感知，构建所述节点簇的频谱感知模型，分析数据传输中的信号变化，优化中断性能；

在所述认知网络场景模型中，综合功率分配和节点簇头位置对中断性能的影响，进行功率分配和节点簇头位置的联合优化；当最优节点簇头位置存在障碍物时，利用其周围性能突出的节点簇头协助通信；其中，所述联合优化进一步为根据功率分配和节点簇头位置参数，优化信道容量，并分析信道容量与数据传输速率在不同情况下产生的中断概率，从而通过满足信道容量最大，实现中断性能的优化；

构建所述认知网络场景模型的能耗模型；根据所述能耗模型进一步引入伽马分布进行分析；

根据综合分析结果，选择对应的优化方案；

所述节点簇能够独立进行本地感知，且节点簇的本地感知分为主用户不活动、主用户在使用授权信道两种状态，即：

式中，表示当前主级用户节点不活动，表示第i个簇头接收到第n个抽样信号，表示独立同分布的高斯噪声；

式中，表示主级用户节点在使用授权信道，表示主级用户节点的功率，表示主级用户节点发送的第n个抽样信号，表示主级用户节点与第i个次级用户节点的感知信道的复信道增益，表示独立同分布的高斯噪声；

根据本地感知结果，所述次级用户节点在检测到空闲的授权频谱后，通过感知的频谱空洞进行数据通信；所述数据通信的方式进一步划分为两个时隙，在第一时隙中，所述次级用户节点传输信息给所述节点簇头和目的节点；在第二时隙中，所述次级用户节点和所述节点簇同时传输信息给目的节点；

在所述数据通信过程中，当信道容量低于数据传输速率时发生中断，根据不同情况下的中断分析获得中断概率，从而做出提高认知网络中断性能的方案。

2.根据权利要求1所述的一种面向认知网络的性能优化方法，其特征在于，不同情况下的中断分析进一步划分三种情况，第一种中断情况发生在次级用户节点到节点簇头再到目的节点，以及次级用户节点到目的节点的信道都经历深衰落的阶段，此时所述主级用户节点不活动且所述次级用户节点的检测结果正确，信道容量低于数据传输速率；第二种中断情况发生在产生虚警情况的阶段，此时所述主级用户节点不活动，次级用户节点判断结果错误；第三种中断情况发生在产生漏检现象的阶段，此时所述主级用户节点活动，所述次级用户节点判决主级用户节点不存在，且信道容量低于数据传输速率；

根据所述次级用户节点的能量检测判决结果，以及主级用户节点不活动和主级用户节点是否存在的判断结果，认知网络的总中断概率为：

式中，表示第一种中断情况的概率，表示第二种中断情况的概率，表示第三种中断情况的概率，表示次级用户节点感知到空闲频谱使用的时间，表示协作频谱感知中的融合准则门限，表示能量检测的判决门限。