一种保证多业务服务质量的最佳信道预留方法技术

本发明专利技术公开了一种保证多业务服务质量的最佳信道预留方法，包括以下步骤：①对认知无线电网络进行初始化；②建立一个多维的连续马尔科夫链模型，求出其稳态概率；③根据稳态概率，求出认知无线电网络的性能指标；④找出既能使多用户服务质量得到满足，又能使认知无线电网络性能达到最优化的预留信道组合。该方法不仅可以严格地保证多用户的服务质量，而且可以使认知无线电网络的性能达到最优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及认知无线电网络的呼叫接纳控制(CAC)策略，具体涉及。技术背景近些年来，随着无线网络技术的快速发展，频谱资源变得越来越稀缺。造成这种现象的一个重要原因是，传统的动态频谱分配导致了频谱的低利用率。在这种情况下，认知无线网络(CRNs)的概念被提出来了。认知无线电网络由独占某些信道的一级用户(PU)和择机使用空闲信道的二级用户(SU)组成，相对于传统无线网络，其频谱的利用率会得到显著提升。尽管认知无线技术可以有效地解决频谱资源紧张的问题，但是由于频谱资源的动态变化所带来的不确定性，使得认知无线网络业务的服务质量保证成为一个严峻的挑战。为了提高频谱的利用率或保证业务的服务质量，一些模型和算法相继被提出。其中，呼叫接纳控制就是一种常用的策略，而为新业务预先预留信道又是呼叫接纳控制的一种常用方法。当存在多种业务时，一般模型只是为多种业务预留同样的信道数，很少有模型为多种业务分别预留不同信道数，这样就无法同时对多种业务的服务质量进行严格控制。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出，为不同的业务预留不同的信道数。为实现以上专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案:，包括以下步骤:步骤(1)、初始化认知无线电网络，所述认知无线电网络由一级用户PU和三种不同优先级的二级用户SUp SU2和SU3组成，有N个可用信道以及缓冲区，所述三种二级用户的优先级从高到低依次是SUp SU2、SU3 ；步骤(2)、找出最佳的预留信道组合，具体为:(2.1)求出认知无线电网络的稳态概率；(2.2)遍历r1∈ {0, l,...,N},r2 ∈ {0，1，? ? ?，N}，r3 ∈ {0，1，? ? ?，N}，利用步骤(2.1)得到的稳态概率，求出在每一个组合(I^r2A3)下认知无线电网络的多个性能指标；(2.3)找出满足Pdrapl≤掉线率门限值以及HD2≤时延门限值的所有 (r1, r2, r3),其中，使二级用户的加权吞吐率R达到最大值的(r1， r2, r3)组合,即为最佳预留信道组合，其中分别是认知无线电网络为新到来的SUp SU2, SU3所预留的信道数； Pdropl为SU1的掉线率；HD2为SU2的时延。本专利技术的技术效果为:可以严格地保证多用户的服务质量，而且可以使二级用户 (SU)的吞吐率达到最大化。【附图说明】图1为认知无线电网络的状态转移图，其中(a)为缓冲区为空时的情况，(b)为认知无线电网络中无SU3的情况，(C)为认知无线电网络中有SU3的情况；图2为求最佳预留信道组合的算法流程图；图3为SU1的掉线率Pdropl随I3U的到达率\ p变化而变化的趋势图；图4为SU2的时延HD2随PU的到达率\ p变化而变化的趋势图；图5为SU的加权吞吐率R随I3U的到达率\ p变化而变化的趋势图。其中，图3~5中的<a>和〈S〉分别代表分析结果与仿真结果。【具体实施方式】以下结合附图进一步阐明本专利技术的技术方案。本专利技术提出的保证多业务服务质量的最佳信道预留方法，关键在于找出最佳的预留信道组合。图1为求最佳预留信道组合的算法流程图，其中Rmax为在保证服务质量的前提下， 二级用户加权吞吐率R的最大值；N为认知无线电网络中总的可用信道数而，r2, r3分别是为新到来的SU1, SU2, SU3所预留的信道数；Pdropl为SU1的掉线率，HD2为SU2的时延。具体而言，保证多业务服务质量的最佳信道预留方法包括以下步骤:步骤(1)、初始 化认知无线电网络。假设认知无线电网络由一级用户I3U和具有不同优先级的三种二级用户SUp SU2, SU3组成，有N个可用信道以及缓冲区，缓冲区仅接纳切换的SU2和SU3。其中，三种二级用户优先级从高到低依次是SU1、SU2、SU3，即:如果没有可用信道，新来的SU1优先挤占SU3，若无 SU3则挤占SU2，若无SU3也无SU2则直接掉线；如果没有可用信道，新来的SU2可以挤占SU3, 若无SU3则进入缓冲区；如果没有可用信道，新来的SU3直接进入缓冲区。在本实施例中，设置认知无线电网络参数 N=5，A1={0.6,0.8}, X2=0.8，A3=I, Ap={0.1，0.2，? ? ?，1.1}，U1=O ? 6，u 2=0.8，u 3=0- 8，u p=l.2，r: G {0，1，? ? ?，N}，r2 G {0，1，? ? ?，N}，r3 G {0，1，...，N}。其中入1、入2、入3分别为SUpSU2、SU3的到达率，入p为I3U的到达率分别为SUpSU2、 SU3的服务率，y p为PU的服务率；r1、r2、r3分别是认知无线电网络为新到来的SU1、SU2、SU3 所预留的信道数。步骤(2)、找出最佳的预留信道组合。具体包括以下步骤:(2.1)求出认知无线电网络的稳态概率要找出最佳的预留信道组合，需要先求出认知无线电网络的性能指标，为此需要建立一个多维的连续马尔科夫链模型。假设在马尔科夫链中，一般的状态为 [i, j, k, I, kq, 1J，其中 ie {0，1，...，N}，jG {0, I,..., N-rJ, k G {0，1，? ? ?，N_r2}，I G {0， I,..., N-r3}分别表示正在服务的PU、SU1, SU2和SU3业务的个数；kq G {0，1，...，N-rJ、 Iq e {0，1，...，N-r3}分别表示缓冲区中SU2和SU3的个数。设认知无线电网络处于状态[i，j, k, I, kq, IJ的稳态概率为，则根据图1中状态转移图(a)、(b)、(C)，可以列出以下平衡状态方程:a.当认知无线电网络中的用户数小于N(i U p+j U Akii 2+入 p+入片入 2+入 3) P[i；J；k； 1；0,0]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保证多业务服务质量的最佳信道预留方法，包括以下步骤：步骤(1)、初始化认知无线电网络，所述认知无线电网络由一级用户PU和三种不同优先级的二级用户SU1、SU2和SU3组成，有N个可用信道以及缓冲区，所述三种二级用户的优先级从高到低依次是SU1、SU2、SU3；步骤(2)、找出最佳的预留信道组合，具体为：（2.1）求出认知无线电网络的稳态概率；（2.2）遍历r1∈{0,1,...,N},r2∈{0,1,...,N},r3∈{0,1,...,N}，利用步骤（2.1）得到的稳态概率，求出在每一个组合（r1,r2,r3）下认知无线电网络的多个性能指标；（2.3）找出满足pdrop1≤掉线率门限值ζ1以及HD2≤时延门限值ζ2的所有（r1,r2,r3），其中，使二级用户的加权吞吐率R达到最大值的（r1,r2,r3）组合，即为最佳预留信道组合，其中r1、r2、r3分别是认知无线电网络为新到来的SU1、SU2、SU3所预留的信道数；pdrop1为SU1的掉线率；HD2为SU2的时延。

【技术特征摘要】
1.一种保证多业务服务质量的最佳信道预留方法，包括以下步骤:步骤(1)、初始化认知无线电网络，所述认知无线电网络由一级用户和三种不同优先级的二级用户SUp SU2和SU3组成，有N个可用信道以及缓冲区，所述三种二级用户的优先级从高到低依次是SUp SU2、SU3 ；步骤(2)、找出最佳的预留信道组合，具体为:(2.1)求出认知无线电网络的稳态概率；(2.2)遍历 a G {0, l,...,N},r2 G {0, l,...,N},r3 G {0，1，? ? ?，N}，利用步骤(2.1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘干，何国宝，崔飞，董有臣，饶海洋，周凡超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：