一种基于认知基站的休眠方法及其性能评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于认知基站的休眠方法及其性能评估方法，属于认知无线电领域，包括主用户数据包端口、次级用户数据包端口、两个休眠计时器和两个缓冲区；基站休眠方法包括基站唤醒状态下数据包传输、无数据包时基站休眠、休眠计时器计时；性能评估方法包括引入马尔可夫到达过程来刻画数据包的到达过程；通过建立基于抢占优先级和两个休眠计时器休假的MAP/M/1排队模型，以认知无线电网络中主用户和次级用户数据包的平均逗留时间和系统的能源节省率为目标对模型进行评估；针对次级用户制定定价策略实现次级用户的纳什均衡发送概率和社会最优发送概率的统一。本发明专利技术保证用户的服务体验，降低认知无线电网络中基站的能耗水平。水平。水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于认知基站的休眠方法及其性能评估方法


[0001]本专利技术涉及认知无线电领域，尤其是一种基于认知基站的休眠方法及其性能评估方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于市场上不断涌现的无线业务和产品，对频谱资源的需求大大增加，频谱资源的短缺日益严重。传统的静态频谱使用策略将固定的频谱范围划分为特定的无线业务，留给新系统和新业务的频谱非常少，甚至无法分配频谱，传统的静态频谱分配策略造成了许可频带中频谱使用的时间和地理漏洞。另一方面，随着移动通信业务的增加，无线通信网络中的用户类型不断增加，出现了越来越多的无线设备。这加剧了频谱资源的供需矛盾。
[0003]为了克服传统静态频谱分配的局限性，认知无线电网络(Cognitive Radio Networks,CRN)作为一种通过利用许可和未许可频段的频谱机会来提高总体频谱利用率的技术被提出。CRN引入认知无线电技术(Cognitive Radio)采用机会频谱接入(Opportunistic Spectrum Access,OSA)和动态频谱分配(Dynamic Spectrum Allo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于认知基站的休眠方法，其特征在于：所述认知基站包括由主用户数据包端口和次级用户数据包端口控制的信道，所述主用户数据包端口设置将主用户数据包数量控制在阈值N以内的缓冲区#1和监控主用户数据包到达的休眠计时器T1；所述次级用户数据包端口设置接收所有次级用户数据包的缓冲区#2和监控次级用户数据包到达的休眠计时器T2；所述休眠方法包括以下步骤：S1、基站处于唤醒状态，休眠计时器T1和休眠计时器T2停止计时，数据包按照优先级在信道依次传输，主用户数据包抢占式传输，次级用户数据包机会式传输；S2、当信道中无数据包传输,并且在缓冲区#1和缓冲区#2中无等待传输的数据包时，基站切换到休眠状态，休眠计时器T1和休眠计时器T2同时开始计时，数据包进入缓冲区等待；S3、当休眠计时器T1计时结束时，如果缓冲区#1中有主用户数据包等待传输，则主用户数据包端口唤醒，进行S1；否则，主用户数据包端口进入下一个休眠阶段，并重启休眠计时器T1；S4、当休眠计时器T2计时结束时，如果缓冲区#2中有次级用户数据包等待传输，则次级用户数据包端口唤醒，进行S1；否则，次级用户数据包端口进入下一个休眠阶段，并重启休眠计时器T2。2.根据权利要求1所述的一种基于认知基站的休眠方法，其特征在于：所述休眠计时器T1设置的休眠时间小于所述休眠计时器T2设置的休眠时间。3.根据权利要求1所述的一种基于认知基站的休眠方法，其特征在于：S1中，基站处于唤醒状态，数据包按照优先级在信道依次传输，具体包括以下步骤：S11、当一个主用户数据包到达主用户数据包端口时，如果另一个主用户数据包正在信道中传输，则新到达的主用户数据包尝试进入缓冲区#1，如果缓冲区#1中的主用户数据包的数量未达到接入阈值N，则新到达的主用户数据包进入缓冲区#1排队等待；否则，新到达的主用户数据包将会离开基站；S12、当一个主用户数据包到达主用户数据包端口时，如果一个次级用户数据包正在信道中传输，则新到达的主用户数据包将会抢占信道，正在传输的次级用户数据包将会被打断，被打断的次级用户数据包将会被基站丢弃；S13、当一个次级用户数据包到达次级用户数据包端口时，如果一个主用户数据包或者另一个次级用户数据包正在传输，则新到达的次级用户数据包将会进入缓冲区#2排队等待。4.根据权利要求1所述的一种基于认知基站的休眠方法，其特征在于：S2中，基站切换到休眠状态，数据包进入缓冲区等待，具体包括以下步骤：S21、当一个主用户数据包到达主用户数据包端口时，则新到达的主用户数据包尝试进入缓冲区#1排队等待，如果缓冲区#1中的主用户数据包的数量未达到接入阈值N，则新到达的主用户数据包进入缓冲区#1排队等待；否则，新到达的主用户数据包将会离开基站；S22、当一个次级用户数据包到达次级用户数据包端口时，则新到达的次级用户数据包进入缓冲区#2排队等待。5.一种如权利要求1～4任一项所述的基于认知基站的休眠方法的性能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、使用连续时间的马尔科夫到达过程MAP演绎主用户数据包和次级用户数据包的到达过程，获得主用户数据包的达到率、次级用户数据包的到达率和主用户数据包和次级用户数据包到达的连续间隔之间的相关系数；步骤2、信道中主用户数据包的传输时间和次级用户数据包的传输时间分别服从参数为μ
pu
,μ
su
的指数分布，μ
pu
,μ
su
分别为主用户数据包和次级用户数据包的服务率；休眠计时器T1和休眠计时器T2的休眠时间分别服从参数为θ1,θ2的指数分布，θ1,θ2分别为休眠计时器T1和休眠计时器T2的休眠参数；根据步骤1马尔科夫到达过程，运用排队论的理论知识，建立融合抢占优先级和两个休眠计时器休假的MAP/M/1排队模型，并采用矩阵几何解的方法求解排队模型的稳态概率分布；步骤3、根据步骤2获得的稳态概率求解主用户数据包的平均队长E[L
pu
]和次级用户数据包的平均队长E[L
su
]；步骤4、根据步骤1获得的主用户数据包的达到率、次级用户数据包的到达率与步骤2获得的稳态概率求解单位时间内成功传输的主用户数据包的数量β
pu
和次级用户数据包的数量β
su
；步骤5、根据步骤3获得的主用户数据包与次级用户数据包的平均队长和步骤4获得的主用户数据包与次级用户数据包的数量，利用little定理，求解主用户数据包的平均逗留时间τ
pu
和次级用户数据包的平均逗留时间τ
su
；步骤6、根据步骤1获得的主用户数据包和次级用户数据包到达的连续间隔之间的相关系数和步骤2获得的稳态概率求解系统能量节省率φ；步骤7、构建相关系数为0和0.1的MAP，研究步骤2中的休眠参数θ1,θ2以及相关系数对步骤5中的主用户数据包、次级用户数据包逗留时间以及步骤6中的系统能量节省率的影响；步骤8、固定主用户数据包和次级用户数据包到达之间的相关系数为0.1，在次级用户发送概率P的控制下，修正定义MAP的矩阵D0,D1,D2为D
′0＝D0+(1
‑
P)D2,D
′1＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：金顺福，韩晓凡，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：