用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法，所述用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法包括：S1：确定主用户及认知用户群，其中，所述认知用户群包括多个认知用户；S2：根据所述主用户占用的频段信息和认知用户信息，构建任意带宽接入场景的频谱分配模型；S3：根据所述主用户的工作频段信息和固有频段，利用工作带宽，得到与所述工作带宽对应的若干可用子频段；S4：根据所述若干可用子频段和各认知用户优先级，利用贪婪算法，求解所述频谱分配模型，得到各所述认知用户的工作频段；S5：按照各所述认知用户的工作频段对各所述认知用户进行频谱分配。频谱分配。

【技术实现步骤摘要】
用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法


[0001]本专利技术涉及频谱分配
，具体涉及一种用于多用户任意带宽接入 的复合准则快速频谱分配方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的飞速发展，移动互联和物联网络规模与日俱增，无 线接入用户设备数目巨量化种类多样化。不同种类的用频终端设备具有不同 的功能，设备参数和频谱需求也存在明显差异，这些终端设备的工作频率和 占用带宽往往固定分配且各不相同，这造成日益严峻的频谱资源紧缺问题。 认知无线电技术通过感知主用户电磁频谱的使用状态，将可用频谱动态分配 给申请用频的认知用户，可有效提高频谱利用率。动态频谱分配作为认知无 线电的基础关键环节，面向多用户任意带宽接入场景的实用频谱分配技术研 究迫在眉睫。
[0003]近年来，国内各研究机构对认知无线电模型框架下的频谱分配技术进行 了广泛的研究。杭州电子科技大学通信工程学院的彭振以及来自中电36所 的赵知劲、郑仕链等研究人员提出了一种基于混合蛙跳算法的认知无线电频 谱分配算法，基本思想将各抽象的频谱资源对于各认知用户的可用性和各用 户之间的干扰关系作为约束，将网络总传输效益最大化作为优化目标进行建 模，并使用一种改进的二进制混合蛙跳算法进行求解。解放军电子工程学院 的刘俊彤、王可人等人提出了一种基于不同需求等级改进的动态频谱分配算 法，基本思想将各抽象的频谱资源对于各认知用户的可用性和各用户之间的 干扰关系作为约束，以最大化接入高优先级用户数为目标进行建模，并使用 遗传算法进行求解。
[0004]以上算法针对认知无线电的动态频谱分配问题提出了解决思路，但面向 多用户任意带宽接入的实用场景仍然存在如下问题：第一，电磁频谱被抽象 成资源单元，频谱分配算法未考虑不同频率资源需求的用户接入场景，简单 将频谱分配抽象为若干个已经切割好的相同带宽的频段，默认所有认知用户 都可以正常使用这些同带宽频段，在实际应用场景中可能会造成频率资源的 浪费或由于被分配的频段带宽小于用户设备的工作带宽导致设备无法正常 工作的问题，缺乏实际应用价值；第二，认知用户种类多种多样，认知用户 接入优先等级也各不相同。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述现有频谱分配技术的不足，提供一种基于各认 知用户优先级、申请频段、固有频段及主用户工作频段等初始频率信息，为 大量认知用户即时提供频谱分配方法的算法，以避免频谱资源的浪费，保障 大规模多用户任意带宽接入场景下各认知用户的正常运行，并提高网络的协 同工作效能。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方 法，所述用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法包括：
[0008]S1：确定主用户及认知用户群，其中，所述认知用户群包括多个认知用 户；
[0009]S2：根据所述主用户占用的频段信息和认知用户信息，构建任意带宽接 入场景的频谱分配模型；
[0010]S3：根据所述主用户的工作频段信息和固有频段，利用工作带宽，得到 与所述工作带宽对应的若干可用子频段；
[0011]S4：根据所述若干可用子频段和各认知用户优先级，利用贪婪算法，求 解所述频谱分配模型，得到各所述认知用户的工作频段；
[0012]S5：按照各所述认知用户的工作频段对各所述认知用户进行频谱分配。
[0013]可选择地，在所述步骤S1和所述步骤S2之间，所述用于多用户任意带 宽接入的复合准则快速频谱分配方法还包括：
[0014]根据当前电磁环境获取主用户的工作频段状态信息；
[0015]获取认知用户群中各认知用户信息，其中，所述认知用户信息包括认知 用户优先级、申请频段、固有频段、发射机功率、接收灵敏度和工作带宽。
[0016]可选择地，所述步骤S2包括：
[0017]S21：设置对各认知用户工作频段的约束条件；
[0018]S22：根据所述认知用户的工作带宽和所述工作频段的约束条件，得到 频域干扰系数；
[0019]S23：根据所述工作频段的约束条件、发射机功率以及接收灵敏度，得 到空域干扰系数；
[0020]S24：根据所述频域干扰系数、所述空域干扰系数和所述认知用户优先 级，得到认知用户干扰系数；
[0021]S25：根据所述认知用户干扰系数，得到频谱分配模型的目标函数；
[0022]S26：根据所述工作频段的约束条件和所述频谱分配模型的目标函数， 得到所述频谱分配模型。
[0023]可选择地，所述步骤S21中，所述认知用户工作频段的约束条件为：
[0024][0025][0026]其中，f
sk
和f
ek
分别表示第k个认知用户工作频段的开始频率和终止频 率；f
gsk
和f
gek
分别表示第k个认知用户固有频段的开始频率和终止频率；f
asn
和f
aen
分别表示第n个主用户的工作频段的开始频率和终止频率，n∈[1,A]，A 为主用户数目，abs为绝对值函数，N为认知用户总数，B
k
为工作带宽。
[0027]可选择地，所述步骤S22中，所述频域干扰系数F
ij
为：
[0028][0029]其中，B
i
,B
j
分别表示第i个认知用户和第j个认知用户的工作带宽，f
ci
和f
cj
为第i个认知用户和第j个认知用户工作频段的中心频率，且 f
si
,f
sj
,f
ei
,f
ej
分别表示第i个认 知用户工作频段的开始频率，第j个认知用户工作频段的开始频率，第i个 认知用户工作频段的终止频率，第j个认知用户工作频段的终止频率， i,j∈[1,N],i≠j。
[0030]可选择地，所述步骤S23中，所述空域干扰系数I
ij
为：
[0031][0032]其中，P
i
表示第i个认知用户的发射机功率，S
j
表示第j个认知用户的接收 机灵敏度，L
ij
表示从第i个认知用户发射的中心频率为f
ci
的信号传播至第j 个认知用户过程中损耗的能量且L
ij
＝32.44+20*log
10
f
ci
+20*log
10 D
ij
， 其中，D
ij
表示第i个认知用户与第j个认知用户的直线距离。
[0033]可选择地，所述步骤S24中，所述认知用户干扰系数m
i
为：
[0034][0035]其中，I
ij
为空域干扰系数，F
ij
为频域干扰系数，p
max...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法，其特征在于，所述用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法包括：S1：确定主用户及认知用户群，其中，所述认知用户群包括多个认知用户；S2：根据所述主用户占用的频段信息和认知用户信息，构建任意带宽接入场景的频谱分配模型；S3：根据所述主用户的工作频段信息和固有频段，利用工作带宽，得到与所述工作带宽对应的若干可用子频段；S4：根据所述若干可用子频段和各认知用户优先级，利用贪婪算法，求解所述频谱分配模型，得到各所述认知用户的工作频段；S5：按照各所述认知用户的工作频段对各所述认知用户进行频谱分配。2.根据权利要求1所述的用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S2之间，所述用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法还包括：根据当前电磁环境获取主用户的工作频段状态信息；获取认知用户群中各认知用户信息，其中，所述认知用户信息包括认知用户优先级、申请频段、固有频段、发射机功率、接收灵敏度和工作带宽。3.根据权利要求2所述的用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21：设置对各认知用户工作频段的约束条件；S22：根据所述认知用户的工作带宽和所述工作频段的约束条件，得到频域干扰系数；S23：根据所述工作频段的约束条件、发射机功率以及接收灵敏度，得到空域干扰系数；S24：根据所述频域干扰系数、所述空域干扰系数和所述认知用户优先级，得到认知用户干扰系数；S25：根据所述认知用户干扰系数，得到频谱分配模型的目标函数；S26：根据所述工作频段的约束条件和所述频谱分配模型的目标函数，得到所述频谱分配模型。4.根据权利要求3所述的用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法，其特征在于，所述步骤S21中，所述认知用户工作频段的约束条件为：征在于，所述步骤S21中，所述认知用户工作频段的约束条件为：其中，f
sk
和f
ek
分别表示第k个认知用户工作频段的开始频率和终止频率；f
gsk
和f
gek
分别表示第k个认知用户固有频段的开始频率和终止频率；f
asn
和f
aen
分别表示第n个主用户的工作频段的开始频率和终止频率，n∈[1,A]，A为主用户数目，abs为绝对值函数，N为认知用户总数，B
k
为工作带宽。5.根据权利要求3所述的用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法，其特征在于，所述步骤S22中，所述频域干扰系数F
ij
为：
其中，B
i
,B
j
分别表示第i个认知用户和第j个认知用户的工作带宽，f
ci
和f
cj
为第i个认知用户和第j个认知用户工作频段的中心频率，且f
si
,f
sj
,f
ei
,f
ej
分别表示第i个认知用户工作频段的开始频率，第j个认知用户工作频段的开始频率，第i个认知用户工作频段的终止频率，第j个认知用户工作频段的终止频率，i,j∈[1,N],i≠j。6.根据权利要求3所述的用于多用户任意带宽接入的复合准则快速频谱分配方法，其特征在于，所述步骤S23中，所述空域干扰系数I
ij
为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐佩汉，张正宇，郑仕链，姜涛，王丹洋，李赞，孟永超，周小雨，李鹏飞，
申请(专利权)人：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院，
类型：发明
国别省市：