基于溢出排队理论的智能频谱切换方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信领域中的频谱切换方法领域，具体设及一种基于溢出排队理 论的智能频谱切换方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着无线通信技术和通信企业的发展，对频谱资源高效利用的要求越来 越高，利用动态频谱分配策略逐步替代传统的静态频谱分配策略已逐渐成为趋势。
[0003] 在无线电动态频谱分配策略领域，认知无线电网络概念的提出为频谱的最佳利用 提供了非常有效的技术，其基本理念是；当出现新的主用户时，现有的次用户需要改变它的 通信信道，W保证主用户的正常通信，即；优先级较低的次用户需要进行频谱切换。次用户 也称为认知用户。频谱切换技术必须稳定、及时、高效，才能保证用户的正常通信。因此，如 何提高频谱切换技术是一个重要的研究课题。
[0004] 针对非实时数据的通讯服务，传统的基于排队理论的频谱切换技术的通信 处理方案能够较为有效地动态分配和调整频谱资源，例如在文献1狂hongguiMa,and HongboWang,"DynamicSpectrumHandoffSchemeBasedonQueuingTheoryin CognitiveRadioNetworks,"IEEEWirelessCommunication,NetworksandMobile Computing,September2012)中公开的一种认知无线电网络中基于排队理论的动态频谱切 换方法，该方案的基本准则为：
[0005] 1、通f目f目道的优先级局于切换队列的优先级；
[0006] 2、主用户的优先级高于次用户的优先级；
[0007] 3、主用户和次用户均按优先级原则分别在通信信道或切换队列中排序，在优先级 原则的基础之下，在切换队列中，相同优先级的用户之间按照时间先后顺序排队；
[000引4、当通信信道中出现闲置信道时，则在切换队列中排在首位的等待用户自动进入 通信信道中，切换队列中其余的用户均依照其在该队列中的先后顺序逐一向前移动一个位 置。
[0009] 按上述基本准则的基于排队理论的频谱切换技术在实际使用过程中会出现下述 的情况；由于主用户的优先级较高，当大量主用户和次用户同时出现后，所有通信信道都将 被主用户占据，没有闲置的通信信道。同时，进入切换队列排队等待的主用户和次用户在上 述准则的作用下，会首先依据优先级排序，导致所有主用户在切换队列中均排在次用户的 前面。由于主用户和次用户均随机出现，则当最终切换队列充满时，可能出现如下S种情 况：
[0010] 1、切换队列中充满主用户；
[0011] 2、切换队列中充满次用户；
[0012] 3、切换队列中充满主用户和次用户，但主用户均排在次用户前面，此时，切换队列 中至少有一个次用户，且队列中的最后一个位置必然是次用户。
[0013] 然而，当上述第=种情况出现时，旧有基于排队理论的频谱切换技术所存在的一 个技术缺陷则显露出来；在为主用户判断切换队列是否已充满时，该技术仅优先考虑了切 换队列是否已满，若切换队列已满则不再改变当前切换队列，而并未优先考虑切换队列中 是否有优先级较低的次用户，该导致了该旧有方法可能出现；在切换队列里存在优先级较 低的次用户，但新出现的优先级较高的主用户却无法进入切换队列替换之，而是主用户的 本次通讯请求被强制忽略。该显然与主用户的优先级高于次用户的优先级的规则形成了矛 盾，由此影响了此情形下主用户的用户服务质量（qualityofservice,QOS)，削弱了有效 的频谱切换成功率，并增加了信道阻塞的风险。
【发明内容】
[0014] 为了解决现有基于排队理论的频谱切换技术在某些特殊条件的前提下可能出现 切换队列里存在优先级较低的次用户，但新出现的优先级较高的主用户却无法进入切换队 列并替换之，该与主用户的优先级高于次用户的优先级的规则形成矛盾，由此影响了此情 形下主用户的用户服务质量，削弱了有效的频谱切换成功率，并带来信道阻塞的风险增加 的技术问题，本发明提供一种基于溢出排队理论的智能频谱切换方法。
[0015] 本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
[0016] 基于溢出排队理论的智能频谱切换方法，其特征在于；该方法包括如下步骤：
[0017] 步骤一；由处理器判断是否存在新用户的通讯请求，若有则执行步骤二，否则重新 执行步骤一；
[0018] 步骤二：判断步骤一所述新用户是否是主用户，若是新的次用户则执行步骤=，若 是新的主用户则执行步骤四；
[0019] 步骤次用户频谱动态分配策略，其具体包括如下子步骤：
[0020] 步骤3. 1 ;为步骤二所述新的次用户判断是否存在闲置的通讯信道，若有则执行 步骤3. 2,否则执行步骤3. 3 ;
[0021] 步骤3. 2 ;将步骤二所述新的次用户直接切换到步骤3. 1所述闲置的通讯信道并 返回步骤一；
[0022] 步骤3. 3 ;为步骤二所述新的次用户判断切换队列是否已满，若是，则强制忽略步 骤3. 1所述次用户的本次通讯请求并返回步骤一，否则，执行步骤步骤3. 4;
[0023] 步骤3. 4;将步骤3. 3所述新的次用户置于切换队列的末尾，并返回步骤3. 1;
[0024] 步骤四：主用户频谱动态分配策略，其具体包括如下子步骤：
[00巧]步骤4. 1 ;为步骤二所述新的主用户判断是否存在闲置的通讯信道，若有则执行 步骤4. 2,否则执行步骤4. 3;
[0026] 步骤4.2 ;将步骤二所述新的主用户直接切换到步骤4.1所述闲置的通讯信道并 返回步骤一；
[0027] 步骤4.3;为步骤二所述新的主用户判断切换队列是否已满，若是，则执行步骤 4. 5;否则，执行步骤4. 4;
[0028] 步骤4. 4;为步骤二所述新的主用户判断当前的切换队列中是否存在次用户，若 存在，则执行步骤4. 4. 1，否则执行步骤4. 4. 2;
[0029] 步骤4. 4. 1;将步骤4. 4所述切换队列中现有各次用户的排位均向后顺延一位， 并将步骤4. 1所述新的主用户插入到切换队列中当前第一个次用户的前面，替换其原有位 置，然后返回步骤4.1;
[0030] 步骤4. 4. 2 ;强制忽略步骤4. 4所述主用户的本次通讯请求并返回步骤一；
[0031] 步骤4. 5 ;用新的主用户替换当前切换队列中的次用户，其具体包括如下子步骤：
[0032] 步骤4. 5. 1;为新的主用户判断步骤4. 3所述当前的切换队列中是否存在次用户， 若存在，则执行步骤4. 5. 3,否则执行步骤4. 5. 2 ;
[0033] 步骤4. 5. 2 ;强制忽略步骤4. 5所述次用户的本次通讯请求并返回步骤一；
[0034] 步骤4. 5. 3 ;判断步骤4. 5. 1所述当前的切换队列中的次用户是否唯一，若唯一， 则执行步骤4. 5. 4,否则执行步骤4. 5. 5 ;
[00巧]步骤4. 5. 4 ;将步骤二所述新的主用户插入到步骤4. 5. 3所述切换队列的末尾，并 替代该末尾位置原有的唯一一个次用户，然后返回步骤4. 1 ;
[0036] 步骤4. 5. 5 ;将步骤4. 5. 3所述切换队列中现有各次用户的排位均向后顺延一位， 并将步骤4. 1所述新的主用户插入到切换队列中当前第一个次用户的前面，替换其原有位 置，然后返回步骤4.1。
[0037] 本发明的有益效果是：本发明的智能频谱切换方法克服了旧有基于排队理论的频 谱切换技术在某些特殊的条件前提下可能出现切换队列里存在优先级较低的次用户，但新 出现的优先级较高的主用户却无法进入切换队列并对其进行替换的技术问题，从而避免了 矛盾的发生，因此，该方法能够进一步提高主用户的用户服务质量和有效的频谱切换成功 率，并显著降低信道阻塞的风险，增大系统吞吐量，提升系统通信性能。
【附图说明】
[0038] 图1是本发明基于溢出排队理论的智能频谱切换方法的流程图；
[0039] 图2是本发明仿真实验结果中主用户和次用户的到达时间和离开时间图；
[0040] 图3是文献1所述基于排队