一种基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法技术

一种基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，把信道的排他性竞争转变为合作性使用，以充分利用机会频谱信道资源，提高系统业务吞吐能力。基于实际应用中的有限、异构业务数据传输需求，以自组织的方式形成合理的联盟，同时具备良好的系统吞吐量性能以及系统稳定、快速收敛等性能。提出自组织微蜂窝业务合作传输模式，以及面向用户业务数据吞吐量优化的二元决策业务合作联盟算法。根据各微蜂窝用户具体业务情况，自主与其他蜂窝形成业务传输联盟并机会接入可用信道。通过多次的迭代更新，最终学习到稳定优化的联盟状态以及信道接入分配方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信网络中的无线接入网络领域，具体讲是在自组织微蜂窝无线接入背景下，采用业务合作机制，运用联盟博弈理论和方法，提出一种优化业务吞吐量的机会频谱接入方法。
技术介绍
近年来，移动数据业务量随着移动互联网、物联网等技术的迅猛发展而急速膨胀，第5代移动通信(5G)应运而生。在5G核心技术中，提高无线频谱空间复用率的微蜂窝密集组网技术和提高频谱利用率的基于认知无线电的机会频谱接入技术有着重要地位。由于密集度高、规模大、按需工作与休眠、覆盖范围按需调整等增强空分复用、提高能效等技术措施的实施，网络结构的随机性和动态性增强，传统的集中式控制方法面临极大挑战，自组织的优化管理模式得到空前重视。因此，自组织认知微蜂窝系统中的机会频谱接入研究正是当前无线接入前沿热点技术之一。当前，自组织系统的相关优化理论和方法，以及基于联盟的分布式网络机会频谱接入技术研究，都取得了丰硕的成果。然而，移动互联网接入技术的实际需求和当前机会频谱接入技术研究现状之间存在差距：一方面，随着移动互联网的快速普及和发展，不仅移动业务量迅猛增长，各种新型应用带来的新型业务流量类型也层出不穷，各个用户的业务数据异构特性普遍存在，已经迅速从话音时代走向数据时代。这也要求接入技术从面向用户链路向面向用户业务数据的转变。另一方面，作为无线通信接入技术先进代表之一的机会频谱接入技术的相关研究中，却普遍存在忽视用户业务数据的问题。其主体研究思想仍然是采用“机会使用”的思想来增强传统的频谱管理、信道分配模式，实质上还是面向用户链路，没有真正面向用户数据。现有工作中把信道资源分配和用户接入统一了起来，即如果用户占有了资源大的信道，即容量大、可用时间长的信道，就意味着用户接入的吞吐量大。也就是说把用户吞吐量等效为了获取的可用信道容量资源。但是，这个等效结果的成立建立在一个理想性的假设之上：用户的业务数据量是无限的。然而，这一假设在实际系统中并不成立。同时，对于异构业务数据，尤其是某些用频用户的小数据量而言，信道传输时段由于数据量的不足导致使用并不充分。这表明仅仅研究信道分配优化并不意味着系统业务吞吐的最优。另一方面，实际系统中存在用户数目大于信道数目的实际情况，根本无法实现传统上的无冲突的信道分配。并且，以冲突避免为目标的干扰管理优化目标和真正的业务吞吐量优化目标并不完全一致。以上问题表明，当前研究中还普遍存在忽视用户业务数据传输需求的问题，对获取更高效的机会频谱接入性能造成了障碍。所以，针对不同用户业务数据特点和需求，基于自组织系统中的联盟机会频谱接入相关成果，研究面向业务数据的机会频谱接入技术具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是把信道的排他性竞争转变为合作性使用，以充分利用机会频谱信道资源，提高系统业务吞吐能力。设计用频用户之间进行业务传输合作的方式，称构成合作关系的一个用频用户群体为联盟。基于实际应用中的有限、异构业务数据传输需求，以自组织的方式形成合理的联盟，同时具备良好的系统吞吐量性能以及系统稳定、快速收敛等性能。本专利技术的技术方案是：一种基于面向业务数据的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，该方法采用自组织微蜂窝业务合作传输模式，面向用户业务数据吞吐量优化的二元决策进行业务合作联盟，根据各微蜂窝用户的业务情况，自主与其他蜂窝形成业务传输联盟并机会接入可用信道，通过多次的迭代更新，最终学习到稳定优化的联盟状态以及信道接入分配方案。本专利技术中，该方法具体包括以下步骤：步骤1、定义用户的业务吞吐量，进行初始化设置；步骤2、建立联盟，并对联盟和用户的候选动作集进行初始化；步骤3、根据候选动作集中的动作对联盟作出决策，调整联盟结构，直到系统收敛到稳定联盟结构：步骤4、用户按照加入联盟的先后次序，依次进行信道检测，之后进行数据传输。该方法还包括步骤5、算法更新：如用联盟决策所需的数据发生变化，则重新形成新的业务合作联盟，回到步骤2。本专利技术中，步骤1具体包括以下步骤：1.1业务吞吐量定义：对于CSC的应用业务数据，用户CSCm在联盟内，如果在空闲的机会频谱信道nk成功进行数据传输，CSCm的业务吞吐量Rm为： R m = L m τ b m + L m / C n k , L m < ( T - τ b m ) C n k T - τ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，其特征在于：该方法采用自组织微蜂窝业务合作传输模式，面向用户业务数据吞吐量优化的二元决策进行业务合作联盟，根据各微蜂窝用户的业务情况，自主与其他蜂窝形成业务传输联盟并机会接入可用信道，通过多次的迭代更新，最终学习到稳定优化的联盟状态以及信道接入分配方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，其特征在于：该方法采用自组织微蜂窝业务合作传输模式，面向用户业务数据吞吐量优化的二元决策进行业务合作联盟，根据各微蜂窝用户的业务情况，自主与其他蜂窝形成业务传输联盟并机会接入可用信道，通过多次的迭代更新，最终学习到稳定优化的联盟状态以及信道接入分配方案。2.根据权利要求1所述的基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：步骤1、定义用户的业务吞吐量，进行初始化设置；步骤2、联盟和用户的候选动作集进行初始化；步骤3、根据候选动作集中的动作对联盟作出决策，调整联盟结构，直到系统收敛到稳定联盟结构：步骤4、用户按照加入联盟的先后次序，依次进行信道检测，之后进行数据传输。3.根据权利要求2所述的基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，其特征在于：该方法还包括步骤5、算法更新：如用联盟决策所需的数据发生变化，则重新形成新的业务合作联盟，回到步骤2。4.根据权利要求2所述的基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，其特征在于：步骤1具体包括以下步骤：1.1业务吞吐量定义：对于CSC的应用业务数据，用户CSCm在联盟内，如果在空闲的机会频谱信道nk成功进行数据传输，CSCm的业务吞吐量Rm为： R m = L m τ b m + L m / C n k , L m < ( T - τ b m ) C n k ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启晖，姚昌华，徐煜华，郑学强，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32