專利名稱：多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的方法，尤其是一種將中繼應(yīng)用在多信道場(chǎng)景下，每個(gè)信道存在多對(duì)主用戶的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制，具體涉及多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法。
背景技術(shù)：
認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)是ー項(xiàng)用于緩解 頻譜資源稀缺問(wèn)題的關(guān)鍵的應(yīng)用技木。為了實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)，有很多設(shè)計(jì)問(wèn)題。其中很重要的一個(gè)問(wèn)題就是實(shí)現(xiàn)主用戶和次用戶的共存。傳統(tǒng)的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中，次用戶通過(guò)頻譜感知技術(shù),搜索周圍頻譜空間中存在著的“頻譜空洞”，也即沒(méi)有或僅部分被授權(quán)用戶占用的頻段來(lái)用于自身數(shù)據(jù)的傳輸。但是，該機(jī)制中次用戶僅僅被動(dòng)地搜索了未被主用戶占用的頻譜資源，在不干擾主用戶的前提下，接入該頻譜資源，未能和主用戶形成充分的互動(dòng)，浪費(fèi)了可用的頻譜資源。從金錢補(bǔ)償方面考慮主次用戶的互動(dòng)，一種實(shí)現(xiàn)主用戶和次用戶共存的機(jī)制是當(dāng)次用戶想接入頻譜資源的時(shí)候，主用戶將次用戶的接入所產(chǎn)生的干擾功率進(jìn)行量化，對(duì)其進(jìn)行收費(fèi)，次用戶的接入的功率越高，需要付的錢越多。主用戶和次用戶分別考慮各自的總收益(包括接入的功率獲得的收益及金錢的收益)，通過(guò)博弈論的方法，實(shí)現(xiàn)主次用戶的共存。但是，該機(jī)制假定了主用戶有足夠多的頻譜資源來(lái)租借給次用戶，同時(shí)保證自己的通信需求不會(huì)受到明顯的影響。然而，主用戶往往需要超過(guò)頻譜負(fù)荷的高數(shù)據(jù)率。因此，在這樣的場(chǎng)景中，該機(jī)制并不合適。針對(duì)主用戶有較高數(shù)據(jù)率的場(chǎng)景，從速率補(bǔ)償方面考慮主次用戶的互動(dòng)，另外一種實(shí)現(xiàn)主用戶和次用戶共存的機(jī)制是一方面，在主用戶有數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)臅r(shí)候，次用戶作為中繼，協(xié)助主用戶傳輸，其加快了主用戶的傳輸速率，使主用戶更快地傳輸完想要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；另ー方面，在主用戶不需要傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，將頻譜資源分配給協(xié)助了主用戶傳輸?shù)拇斡脩簟？偟膩?lái)說(shuō)，提高了頻譜的利用率?，F(xiàn)有的從速率補(bǔ)償方面考慮主次用戶互動(dòng)的機(jī)制中，僅適用于多信道，每個(gè)信道存在單對(duì)主用戶的場(chǎng)景。對(duì)于多信道，每個(gè)信道存在多對(duì)主用戶的場(chǎng)景，并沒(méi)有合適的機(jī)制。同時(shí)，對(duì)于主用戶如何租借頻譜給次用戶，也并有沒(méi)相應(yīng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)多信道，每個(gè)信道存在多對(duì)主用戶的場(chǎng)景，提供了一種從速率補(bǔ)償方面考慮主次用戶互動(dòng)的機(jī)制。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供一種多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，將中繼應(yīng)用在多信道場(chǎng)景下，每個(gè)信道存在多對(duì)主用戶的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制，其包括如下步驟
步驟(I):將時(shí)間時(shí)隙化；步驟(2):在主用戶時(shí)隙同時(shí)考慮所有需要傳輸數(shù)據(jù)的主用戶的速率和，使主用戶的速率和最大，并以此建立最優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)提出的分配算法，分配各次用戶作為中繼節(jié)點(diǎn)，協(xié)助主用戶進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)；對(duì)協(xié)助了主用戶進(jìn)行傳輸?shù)拇斡脩?，増加其貢獻(xiàn)值Lk ；步驟(3):在次用戶時(shí)隙如果某個(gè)次用戶想傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)且僅當(dāng)該次用戶的貢獻(xiàn)值Lk大于等于Lth時(shí)，才能接入；同時(shí)更新各次用戶的貢獻(xiàn)值當(dāng)前時(shí)隙接入了信道的次用戶貢獻(xiàn)值Lk將降低。優(yōu)選地，在所述步驟(I)中，采用將時(shí)間時(shí)隙化的方法，具體地，劃分的時(shí)間軸按時(shí)隙周期不停重復(fù)；每一個(gè)時(shí)隙周期由H個(gè)主用戶時(shí)隙和I個(gè)次用戶時(shí)隙構(gòu)成在每個(gè)主用戶時(shí)隙，主用戶選擇進(jìn)行直接傳輸、或者某些次用戶協(xié)助其傳輸；在每個(gè)次用戶時(shí)隙，次用戶能夠接入信道傳輸其數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，在所述步驟(2)中，具體地，建立最優(yōu)化問(wèn)題的方法為定義中繼選擇變量為
權(quán)利要求
1.一種多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，其特征在于，將中繼應(yīng)用在多信道場(chǎng)景下，每個(gè)信道存在多對(duì)主用戶的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制，其包括如下步驟 步驟(I):將時(shí)間時(shí)隙化； 步驟(2):在主用戶時(shí)隙同時(shí)考慮所有需要傳輸數(shù)據(jù)的主用戶的速率和，使主用戶的速率和最大，并以此建立最優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)提出的分配算法，分配各次用戶作為中繼節(jié)點(diǎn)，協(xié)助主用戶進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)；對(duì)協(xié)助了主用戶進(jìn)行傳輸?shù)拇斡脩?，增加其貢獻(xiàn)值Lk ； 步驟(3):在次用戶時(shí)隙如果某個(gè)次用戶想傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)且僅當(dāng)該次用戶的貢獻(xiàn)值Lk大于等于Lth時(shí)，才能接入；同時(shí)更新各次用戶的貢獻(xiàn)值當(dāng)前時(shí)隙接入了信道的次用戶貢獻(xiàn)值Lk將降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，其特征是，在所述步驟(I)中，采用將時(shí)間時(shí)隙化的方法，具體地，劃分的時(shí)間軸按時(shí)隙周期不停重復(fù)；每一個(gè)時(shí)隙周期由H個(gè)主用戶時(shí)隙和I個(gè)次用戶時(shí)隙構(gòu)成在每個(gè)主用戶時(shí)隙，主用戶選擇進(jìn)行直接傳輸、或者某些次用戶協(xié)助其傳輸；在每個(gè)次用戶時(shí)隙，次用戶能夠接入信道傳輸其數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，其特征是，在所述步驟(2)中，具體地，建立最優(yōu)化問(wèn)題的方法為 定義中繼選擇變量為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，其特征是，在所述步驟(3)中，具體地，對(duì)貢獻(xiàn)值超過(guò)門限值的所有想要傳輸數(shù)據(jù)的次用戶按照貢獻(xiàn)值Lk進(jìn)行排序，根據(jù)貢獻(xiàn)值高低順序，各次用戶依次根據(jù)其在各信道的傳輸速率選擇對(duì)其而言信道條件最好的信道進(jìn)行接入。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，其特征在于，在主用戶時(shí)隙，根據(jù)優(yōu)化問(wèn)題分配次用戶協(xié)助主用戶的算法為基于蟻群算法的分配算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，其特征是，在主用戶時(shí)隙，根據(jù)優(yōu)化問(wèn)題分配次用戶協(xié)助主用戶的算法為基于蟻群算法的分配算法，具體包括如下步驟 第一步，初始化信息素Tji，j，k)和啟發(fā)式信息nn(i，j，k)，其中，啟發(fā)式信息公式為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種多信道多主用戶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中次用戶協(xié)助主用戶中繼的方法，包括步驟將時(shí)間時(shí)隙化；在主用戶時(shí)隙，同時(shí)考慮所有需要傳輸數(shù)據(jù)的主用戶的速率和，使主用戶的速率和最大，并以此建立最優(yōu)化問(wèn)題，分配各次用戶作為中繼節(jié)點(diǎn)；在次用戶時(shí)隙如果某個(gè)次用戶想傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)且僅當(dāng)該次用戶的貢獻(xiàn)值足夠大時(shí)才能接入，同時(shí)降低當(dāng)前時(shí)隙接入了信道的次用戶的貢獻(xiàn)值；在主用戶時(shí)隙，根據(jù)優(yōu)化問(wèn)題分配次用協(xié)助主用戶的算法為基于蟻群算法的分配算法。本發(fā)明中主用戶通過(guò)次用戶作為中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)助，獲得了傳輸速率的提升，同時(shí)，次用戶接入主用戶預(yù)留的次用戶時(shí)隙，獲得了接入頻譜傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)利，提升了整個(gè)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，實(shí)用性和可行性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H04W16/18GK102833761SQ20121029099
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者賀松, 蔣鈴鴿, 何晨, 何迪 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)