[发明专利]认知无线电系统中基于优化接入认知用户数的频谱分配方法

摘要

认知无线电系统中基于优化接入认知用户数的频谱分配方法，本发明属于无线电领域；为了解决离散的，不连续的、带宽细小的空闲频谱碎片不能进行传输数据的问题，本发明利用频谱聚合技术将处于空闲状态的离散的，不连续的、带宽细小空闲频谱进行聚合分配，在分配的过程中，若存在多个认知用户等待接入的情况时，通过对等待接入的认知用户的带宽需求进行排序，有选择的进行接入，以达到接入的认知用户数量最大化，通过将空闲频谱分配给认知用户使用从而提高系统频谱利用率，本发明具体应用在无线电领域。

主权项

1.认知无线电系统中基于优化接入认知用户数的频谱分配方法，其特征在于，它由以下步骤实现：第一步：将N个等待接入的认知用户所需求的带宽按从小到大的顺序进行排列，形成集合B，所述集合B={B₁,B₂,B₃,…,B_k,B_k+1,…,B_N}，B_k为第k个等待接入的认知用户所需求的带宽，k为正整数，且k小于或等于N-2；第二步：采用认知无线电中的频谱检测技术，检测一个跨度内未被授权用户占用的空闲频段，共获得v+1个空闲频段，形成集合F；集合F=∪i=1v+1[fLi,fUi];]]>式中：v为大于或等于0的整数，[f_Li,f_Ui]表示第i个空闲频段，f_Li表示第i个空闲频段的低频边界，f_Ui表示第i个空闲频段的高频边界，且有f_Ui<f_L(i+1)，i为正整数；跨度的含义为：在一次频谱聚合当中，一次能聚合分配的频谱宽度；第三步：判断第二步中跨度的右边界是否位于该跨度内的第v+1个空闲频段[f_L(v+1),f_U(v+1)]内，如果判断结果为是，则执行第四步，如果判断结果为否，则执行第六步；第四步：将第v+1个空闲频段[f_L(v+1),f_U(v+1)]删除，并将该第v+1个空闲频段用于下个跨度之内的聚合，然后采用频谱聚合技术将该跨度内剩余的v个空闲频段进行聚合，并执行第五步；第五步：将跨度内的前j′个空闲频段依次进行做和运算，得到整理后获得集合M1，所述的集合M1={M′₁,M′₂,M′₃,…，M′_n′}，其中，M′_j′表示跨度内前j′个空闲频段的聚合带宽，m_i′表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽，j′为正整数，集合M1表示聚合后用于分配的带宽的集合，其中n′=1,2,…,v，然后执行第五一步；第五一步：判断B₁是否小于或等于集合M1中的最大聚合带宽，如果判断结果为是，则执行第五二步；如果判断结果为否，执行第八步；第五二步：将B₁与集合M1={M′₁,M′₂,M′₃,…，M′_n′}中的每一个元素按从左到右的顺序依次比较，判断是否存在M′_n′=B₁，判断结果为是，则执行第五三步；判断结果为否，则执行第五四步；第五三、将M′_n′分配给B₁，并将集合B中B₁删除，获得更新后的集合B；同时，将集合M1中M′_n′删除，获得更新后的集合M1；将集合F中已分配的[f_Li,f_Ui]删除，获得更新后的集合F；并执行第五五步；第五四步：将使得B₁小于或等于集合M1中的最大聚合带宽成立的第一个聚合带宽M_n′-1′分配给B₁；所述的第一个聚合带宽M_n′-1′表示集合M1中的一个元素；将集合B中B₁删除，获得更新后的集合B；将集合M1中M_n′-1′删除，获得更新后的集合M1；将集合F中已分配的[f_Li,f_Ui]删除，获得更新后的集合F；并执行第五五步；第五五步：判断更新后的集合B中是否存在等待接入的认知用户所需求的带宽，如果判断结果为是，则执行第七步；如果判断结果为否，则完成认知无线电中优化接入认知用户数的频谱分配；第六步：采用频谱聚合技术将该跨度内的v+1个空闲频段进行聚合，将跨度内的前j个空闲频段依次进行做和运算，得到整理后获得集合M2，所述的集合M2={M₁,M₂,M₃…,M_n}，其中，M_j表示跨度内前j个空闲频段的聚合带宽，m_i表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽，j为正整数，集合M2表示聚合后用于分配的带宽的集合，其中n=1,2,…,v+1，并执行第六一步；第六一步：判断B1是否小于或等于集合M2中的最大聚合带宽，如果判断结果为是，则执行第六二步；如果判断结果为否，执行第八步；第六二步：将B₁与集合M2={M₁,M₂,M₃…,M_n}中的每一个元素按从左到右的顺序依次比较，判断是否存在M_n=B₁，判断结果为是，则执行第六三步；判断结果为否，则执行第六四步；第六三步：将M_n分配给B₁；并将集合B中B₁删除，获得更新后的集合B；同时将集合M2中M_n删除，获得更新后的集合M2；将集合F中已分配的[f_Li,f_Ui]删除，获得更新后的集合F；并执行第六五步；第六四：将使得B₁小于或等于集合M2中的最大聚合带宽成立的第一个聚合带宽M_n-1分配给B₁；所述的第一个聚合带宽M_n-1表示集合M2中的一个元素；将集合M2中M_n-1删除，获得更新后的集合M2；将集合F中已分配的[f_Li,f_Ui]删除，获得更新后的集合F；并执行第六五步；第六五步：判断更新后的集合B中是否存在等待接入的认知用户所需求的带宽，如果判断结果为是，则执行第七步；如果判断结果为否，则完成认知无线电中优化接入认知用户数的频谱分配；第七步：将第二步中所述的跨度右移，获得下一个跨度；所述下一个跨度的左边界置于第五三或六三步集合F中已分配的[f_Li,f_Ui]的右侧第一个空闲频段的低频边界处，然后返回执行第二步；第八步，将第二步中所述的跨度右移，获得下一个跨度，所述下一个跨度的左边界置于第二步中跨度内的f_Li处，然后返回执行第二步。