一种调度认知用户发现空闲频谱的方法技术

一种调度认知用户发现空闲频谱的方法，属于无线通信技术领域的认知无线电技术，目的在于具有较低的实现复杂度，快速发现较多空闲频谱。本发明专利技术将通信时间划分为时隙，将目标频带平均划分为Ｎ个信道，Ｎ＝１～１００００００，包括：初始化步骤、感知步骤、状态判断步骤和计算最优调度向量步骤。本发明专利技术根据信道的通信质量、已有的检测数据，在每个时隙以最优调度向量调度认知用户进行频谱感知，能快速发现较多空闲频谱，减小认知用户接入空闲频谱的时间。在具体给定的参数条件下，与现有发现空闲频谱的方法相比，利用本发明专利技术两种求解的最优调度向量，感知时间分别缩短约５８％和６１％；有效降低认了认知用户的通信时延。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
的认知无线电技术，具体涉及一种调度认知用户发 现空闲频谱的方法。
技术介绍
随着通信需求的不断增加和可供通信的频谱资源变得日益稀少，如何提高频谱资 源的利用效率成为重要的问题。在认知无线电技术中，通信系统中得到授权频谱的用户为 授权用户，没有授权频谱的认知用户通过认知无线电技术能够利用那些授权用户没有使用 的授权频谱，从而有效的提高频谱资源的利用效率。认知用户首先需要进行频谱感知，即 认知用户对频谱上的信号进行采样(采样点个数S = 1 1000000)，根据采样值的大小判 断授权用户是否正在使用频谱，从而发现空闲的频谱。如果频谱感知耗费的时间过长，会严 重影响认知用户的性能，也不利于频谱利用效率的提高。所以，如何调度认知用户在合适的 时间感知合适的频谱，从而快速发现空闲频谱，是一个很重要的问题。目前，调度认知用户 发现空闲频谱的相关方法有(I)Kim 等人的方法，见 H. Kim, K. G. Shin, Fast discovery of spectrum opportunities in cognitive radio networks,，，in Proc.3st IEEE Symposium on New Frontiers in Dynamic Spectrum Access Networks, Oct. 2008, pp. 1-12 ；该方法考虑感知 时间内频谱可利用的概率、感知一个信道持续的时间、信道容量，提出了一种产生较小时延 的感知序列，但是这种方法只针对发现单个空闲信道而言，并没有讨论快速发现较多空闲 频谱的问题。(2)分布式认知 MAC(DC-MAC)方法，见 Q.Zhao，L. Tong, and A. Swami, Decentralized cognitive MAC for dynamic spectrum access,in Proc. 1st IEEE Symposium New Frontiers Dynamic Spectrum Access Networks, Nov. 2005, pp.224—232 ； 该方法基于部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP)的框架，并且得到了最优和次优的分布 式策略，使得次用户感知和接入那些可以得到最大的网络吞吐量的信道，DC-MAC方法没有 讨论快速发现较多空闲频谱的问题。(3)主动感知算法(proactive sensing),见 C. Τ. Chou，Adaptive Quality-of-Service provisioning in wireless/mobile networks,，，PhD dissertation, Univ. of Michigan, 2004 ；主动感知算法随机地非自适应选择感知周期，但 并没有考虑怎样使发现的机会最大化，也没有考虑快速发现较多的空闲频谱的问题。上述各种发现空闲频谱的方法都没有讨论快速发现较多的空闲频谱的问题，不能 满足认知用户宽带通信对感知时延的实际需求。
技术实现思路
本专利技术提供，目的在于具有较低的实现复 杂度，快速发现较多空闲频谱。5本专利技术的，将通信时间划分为时隙，将目 标频带平均划分为N个信道，N = 1 1000000，包括下述步骤一.初始化步骤为最优调度向量赋初值UG，最优调度向量含有N个元素，第η个 元素的值表示感知第η个信道的认知用户的个数，η = 1 N，当N < M时，的所有元素值 全为1，当N > M时，<的所有元素值中仅包括M个1，1所在位置随机，其余为0，M= 1 1000000，为认知用户的个数，进行步骤二 ；二.感知步骤感知调度模块从M个认知用户中，根据最优调度向量随机选择各信 道相应个数的认知用户，一个认知用户不能同时被选择感知一个以上的信道；各被选择的 认知用户将各自的采样数据发送给融合中心；三.状态判断步骤融合中心在当前时隙通过序贯检测方法(SPRT)处理M个认知 用户各自感知的采样数据，将N个信道的状态分为空闲信道、忙信道或不确定信道；将空闲 信道的序号列入可用信道列表，放弃忙信道，将不确定信道的序号和对应信道的融合中心 处理数据发送给感知调度模块；四.计算最优调度向量步骤感知调度模块在当前时隙通过感知调度算法求解下 一时隙的最优调度向量，进入下一时隙，转步骤二。所述的调度认知用户发现空闲频谱的方法，其特征在于所述状态判断步骤，融合中心进行下述子步骤(1)计算信号能量子步骤计算认知用户m在相应信道η上得到的信号能量tM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调度认知用户发现空闲频谱的方法，将通信时间划分为时隙，将目标频带平均划分为Ｎ个信道，Ｎ＝１～１００００００，包括下述步骤：一．初始化步骤：为最优调度向量赋初值Ｕ↓［０］↑［＊］，最优调度向量含有Ｎ个元素，第ｎ个元素的值表示感知第ｎ个信道的认知用户的个数，ｎ＝１～Ｎ，当Ｎ≤Ｍ时，Ｕ↓［０］↑［＊］的所有元素值全为１，当Ｎ＞Ｍ时，Ｕ↓［０］↑［＊］的所有元素值中仅包括Ｍ个１，１所在位置随机，其余为０，Ｍ＝１～１００００００，为认知用户的个数，进行步骤二；二．感知步骤：感知调度模块从Ｍ个认知用户中，根据最优调度向量随机选择各信道相应个数的认知用户，一个认知用户不能同时被选择感知一个以上的信道；各被选择的认知用户将各自的采样数据发送给融合中心；三．状态判断步骤：融合中心在当前时隙通过序贯检测方法处理Ｍ个认知用户各自感知的采样数据，将Ｎ个信道的状态分为空闲信道、忙信道或不确定信道；将空闲信道的序号列入可用信道列表，放弃忙信道，将不确定信道的序号和对应信道的融合中心处理数据发送给感知调度模块；四．计算最优调度向量步骤：感知调度模块在当前时隙通过感知调度算法求解下一时隙的最优调度向量，进入下一时隙，转步骤二。...

【技术特征摘要】
一种调度认知用户发现空闲频谱的方法，将通信时间划分为时隙，将目标频带平均划分为N个信道，N＝1～1000000，包括下述步骤一.初始化步骤为最优调度向量赋初值最优调度向量含有N个元素，第n个元素的值表示感知第n个信道的认知用户的个数，n＝1～N，当N≤M时，的所有元素值全为1，当N＞M时，的所有元素值中仅包括M个1，1所在位置随机，其余为0，M＝1～1000000，为认知用户的个数，进行步骤二；二.感知步骤感知调度模块从M个认知用户中，根据最优调度向量随机选择各信道相应个数的认知用户，一个认知用户不能同时被选择感知一个以上的信道；各被选择的认知用户将各自的采样数据发送给融合中心；三.状态判断步骤融合中心在当前时隙通过序贯检测方法处理M个认知用户各自感知的采样数据，将N个信道的状态分为空闲信道、忙信道或不确定信道；将空闲信道的序号列入可用信道列表，放弃忙信道，将不确定信道的序号和对应信道的融合中心处理数据发送给感知调度模块；四.计算最优调度向量步骤感知调度模块在当前时隙通过感知调度算法求解下一时隙的最优调度向量，进入下一时隙，转步骤二。FDA000...

【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，王志强，屈代明，金婷婷，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]