一种用于频谱资源分配的方法及设备技术

本申请的目的是提供一种用于频谱资源分配的方法及设备，本申请通过确定无线网络中的主网络及其对应的次网络；根据所述当前主网络可分配信道的信息确定工作在所述信道上的主用户的SINR及工作在同一信道上的次用户的SINR；根据所述次链路中发射机的当前发射功率及所述发射机的最大发射功率确定所述次网络对应的功耗效率，根据所述主用户的SINR及所述次用户的SINR确定所述无线网络的总数据率；基于人工免疫系统的多目标频谱和功率联合分配模型对所述功耗效率及所述总数据率进行优化，根据优化结果进行频谱资源分配。从而实现认知无线网络性能的优化，以及获得良好的网络性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于频谱资源分配的方法及设备
本申请涉及通信网络领域，尤其涉及一种用于频谱资源分配的方法及设备。
技术介绍
认知无线电技术能够将可用的频谱资源分配给用户，以实现频谱资源的高效利用，因此频谱分配技术是认知无线电的重要组成部分。频谱分配技术能够根据需要接入本网络的用户数目及用户的服务需求，将当前可用频段分配给这些用户，并且在不对授权用户造成过度干扰的前提下，使认知用户之间通过合理公平的方式共同使用频谱资源。由于频谱分配会对网络性能指标产生直接影响，认知无线电通常会根据用户的性能需求获取合适的频谱分配方案。然而网络中的性能指标是相互制约的，单纯优化某一个性能指标，有可能会降低其它方面的性能。而用户也不只追求一种性能的最优化，而往往希望考虑多个性能的均衡。
技术实现思路
本申请的一个目的是提供一种用于频谱资源分配的方法及设备，解决目前单一优化某一网络性能的问题，以及目前的优化算法难以搜索到最优解的问题。根据本申请的一个方面，提供了一种用于频谱资源分配的方法，该方法包括：确定无线网络中的主网络及其对应的次网络，其中，所述主网络包括主用户的所有主链路的信息及当前主网络可分配信道的信息，所述次网络包括次用户的所有次链路的信息及对应主网络可分配信道的信息；根据所述当前主网络可分配信道的信息确定工作在所述信道上的主用户的SINR及工作在同一信道上的次用户的SINR；根据所述次链路中发射机的当前发射功率及所述发射机的最大发射功率确定所述次网络对应的功耗效率，根据所述主用户的SINR及所述次用户的SINR确定所述无线网络的总数据率；基于人工免疫系统的多目标频谱和功率联合分配模型对所述功耗效率及所述总数据率进行优化，根据优化结果进行频谱资源分配。进一步地，根据所述当前主网络可分配信道的信息确定工作在所述信道上的主用户的SINR及工作在同一信道上的次用户的SINR，包括：根据所述当前主网络可分配信道的信息确定所述主链路工作在所述信道时的主用户的预期接收功率；根据所述预期接收功率确定工作在所述信道上的主用户的SINR；根据工作在所述信道上的主链路对同一信道上的次链路的干扰及所有工作在所述信道上的次链路对当前链路的干扰确定所述次用户的SINR。进一步地，根据所述当前主网络可分配信道的信息确定所述主链路工作在所述信道时的主用户的预期接收功率，包括：根据所述当前主网络可分配信道的信息确定所述主链路的发射机和接收主用户；计算所述主链路的发射机到所述接收主用户的路径损耗；根据所述路径损耗及所述发射机的发射功率确定所述主链路工作在所述信道时的主用户的预期接收功率。进一步地，根据所述主用户的SINR及所述次用户的SINR确定所述无线网络的总数据率，包括：根据所述主用户的SINR、所述次用户的SINR及主链路的共享信道的带宽确定所述无线网络的总数据率。进一步地，根据优化结果进行频谱资源分配，包括：根据优化结果及所述无线网络中用户的传输性能需求确定所述主用户的主链路的SINR阈值以及所述次用户的次链路的SINR阈值；根据所述主链路的SINR阈值及所述次链路的SINR阈值进行频谱资源分配。进一步地，所述人工免疫系统的多目标频谱和功率联合分配模型包括：将所述人工免疫系统中的目标频谱进行编码，产生作用区域内的初始抗体种群，根据迭代代数及所述初始抗体种群确定支配抗体种群；循环执行以下步骤，直至满足终止条件：确定所述支配抗体种群中的优势抗体，并将所述优势抗体放入临时优势种群中，以选取优势种群；判断是否满足终止条件，若否，则将所述迭代代数增1，并从所述优势种群中选取活动种群，若是，停止搜索；对所述活动种群进行克隆，得到克隆种群，并对所述克隆种群进行重组及超变异，得到新种群；根据所述新种群及所述优势种群更新所述支配抗体种群。进一步地，将所述优势抗体放入临时优势种群中，以选取优势种群，包括：判断所述临时优势种群的大小是否小于N，，若是，则将所述临时优势种群作为优势种群，其中，所述N为所述初始抗体种群的大小；若否，则计算所述临时优势种群内所有个体的拥挤距离，根据所述拥挤距离对所述个体进行降序排序，选取前N个个体确定的种群作为优势种群。进一步地，从所述优势种群中选取活动种群，包括：判断所述优势种群的大小是否小于NA，若是，则将所述优势种群作为活动种群，其中，NA为活动种群的最大规模；若否，则计算所述优势种群内所有个体的拥挤距离，并按所述拥挤距离对所述个体进行降序排序，选取前NA个个体确定的种群作为活动种群。根据本申请再一个方面，还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如前述所述的方法。根据本申请另一个方面，还提供了一种用于频谱资源分配的设备，所述设备包括：一个或多个处理器；以及存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行如前述所述方法的操作。与现有技术相比，本申请通过确定无线网络中的主网络及其对应的次网络，其中，所述主网络包括主用户的所有主链路的信息及当前主网络可分配信道的信息，所述次网络包括次用户的所有次链路的信息及对应主网络可分配信道的信息；根据所述当前主网络可分配信道的信息确定工作在所述信道上的主用户的SINR及工作在同一信道上的次用户的SINR；根据所述次链路中发射机的当前发射功率及所述发射机的最大发射功率确定所述次网络对应的功耗效率，根据所述主用户的SINR及所述次用户的SINR确定所述无线网络的总数据率；基于人工免疫系统的多目标频谱和功率联合分配模型对所述功耗效率及所述总数据率进行优化，根据优化结果进行频谱资源分配。从而在同时考虑频谱分配和功率控制的前提下，将网络吞吐量和功耗效率两个性能指标作为目标进行建模求解，构建了多目标优化问题。以及使用有效的启发式算法进行求解，基于人工免疫系统提出了一种多资源多目标分配算法。在求解时将网络的频谱和功率分配方案构建成免疫系统中的抗体，经过迭代操作获得最优解集。实现认知无线网络性能的优化，以及获得良好的网络性能。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出根据本申请的一个方面提供的一种用于频谱资源分配的方法流程示意图；图2示出本申请中的一实施例中包含若干通信链路的认知无线网络模型示意图；图3示出本申请中的一实施例中抗体编码的结构示意图；图4示出根据本申请的一实施例中人工免疫系统的多目标频谱和功率联合分配模型的流程示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本申请作进一步详细描述。在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于频谱资源分配的方法，其中，所述方法包括：确定无线网络中的主网络及其对应的次网络，其中，所述主网络包括主用户的所有主链路的信息及当前主网络可分配信道的信息，所述次网络包括次用户的所有次链路的信息及对应主网络可分配信道的信息；根据所述当前主网络可分配信道的信息确定工作在所述信道上的主用户的SINR及工作在同一信道上的次用户的SINR；根据所述次链路中发射机的当前发射功率及所述发射机的最大发射功率确定所述次网络对应的功耗效率，根据所述主用户的SINR及所述次用户的SINR确定所述无线网络的总数据率；基于人工免疫系统的多目标频谱和功率联合分配模型对所述功耗效率及所述总数据率进行优化，根据优化结果进行频谱资源分配。

【技术特征摘要】
1.一种用于频谱资源分配的方法，其中，所述方法包括：确定无线网络中的主网络及其对应的次网络，其中，所述主网络包括主用户的所有主链路的信息及当前主网络可分配信道的信息，所述次网络包括次用户的所有次链路的信息及对应主网络可分配信道的信息；根据所述当前主网络可分配信道的信息确定工作在所述信道上的主用户的SINR及工作在同一信道上的次用户的SINR；根据所述次链路中发射机的当前发射功率及所述发射机的最大发射功率确定所述次网络对应的功耗效率，根据所述主用户的SINR及所述次用户的SINR确定所述无线网络的总数据率；基于人工免疫系统的多目标频谱和功率联合分配模型对所述功耗效率及所述总数据率进行优化，根据优化结果进行频谱资源分配。2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述当前主网络可分配信道的信息确定工作在所述信道上的主用户的SINR及工作在同一信道上的次用户的SINR，包括：根据所述当前主网络可分配信道的信息确定所述主链路工作在所述信道时的主用户的预期接收功率；根据所述预期接收功率确定工作在所述信道上的主用户的SINR；根据工作在所述信道上的主链路对同一信道上的次链路的干扰及所有工作在所述信道上的次链路对当前链路的干扰确定所述次用户的SINR。3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述当前主网络可分配信道的信息确定所述主链路工作在所述信道时的主用户的预期接收功率，包括：根据所述当前主网络可分配信道的信息确定所述主链路的发射机和接收主用户；计算所述主链路的发射机到所述接收主用户的路径损耗；根据所述路径损耗及所述发射机的发射功率确定所述主链路工作在所述信道时的主用户的预期接收功率。4.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述主用户的SINR及所述次用户的SINR确定所述无线网络的总数据率，包括：根据所述主用户的SINR、所述次用户的SINR及主链路的共享信道的带宽确定所述无线网络的总数据率。5.根据权利要求1所述的方法，其中，根据优化结果进行频谱资源分配，包括：根据优化结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩韧，高阳，杨晖，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31