一种认知无线电网络中基于用户需求的多因素决策方法_2

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[0022]4.将感知和分配综合起来考虑,既考虑了一般的频谱感知对频谱分配的影响,也给出了频谱分配对频谱感知的反作用,这在现有技术中是不存在的,在本技术领域是属于空白的。
[0023]5、本发明是在用户自身条件的限制下,通过对资源获取概率的估计来决策是否参与频谱感知,从而降低次级用户无用的消耗。
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例提供的认知无线电网络中基于用户需求的多因素决策方法流程图。
[0025]图2是本发明实施例提供的认知无线电网络的示例图。
[0026]图3是本发明实施例提供的数据库(Database)示例图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0028]本发明主要通过数据库(Database)对频谱进行预分配,次级用户根据预分配概率与自己本身的情况综合决策是否参与感知,从而解决认知无线电网络中次级用户对参与频谱感知的决策问题。
[0029]下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0030]如图1所示,本发明实施例的认知无线电网络中基于用户需求的多因素决策方法包括以下步骤:
[0031]SlOl:查询发送阶段:次级用户(SU)发送查询信息给基站(BS),基站(BS)将查询信息发送到数据库(Database);
[0032]S102:信息提取阶段:数据库(Database)在次级用户(SU)发送的查询信息中提取区域信息,经过一系列的计算,Database给出该区域中的频谱可用信息总表,通过基站(BS)将可用频谱信息总表发给次级用户(SU);
[0033]S103:结果提交阶段:次级用户(SU)在收到可用频谱信息列表后,选择一个频段,通过基站G3S)发送给数据库(Database);
[0034]S104:频谱预分配阶段:数据库(Database)根据每个次级用户在步骤S103所发送的信道选择信息计算出每个次级用户能够得到所申请频段的概率,即频谱预分配概率,并将此概率通过基站(BS)发送给每个次级用户(SU);
[0035]S105:综合决策阶段:次级用户(SU)收到自己的预分配概率后,结合自己的剩余电量等其他情况,通过既定的规则综合决策出自己能够参与实时感知的概率,根据此概率决定自己是否参与实时感知;
[0036]S106:数据库(Database)监督阶段:数据库(Database)中也存储着每个次级用户(SU)的剩余能量与预分配概率,也可算出每个次级用户(SU)参与感知的概率,根据网络规定得出参与感知的次级用户,此时数据库(Database)负责监督需要参与感知的次级用户参与实时感知;
[0037]S107:实时感知阶段:在预分配之后,需要参与感知的次级用户在数据库(Database)的监督下进行实时协作感知;
[0038]S108:频谱分配阶段:根据实时感知的结果,进行频谱分配;
[0039]S109:满意度计算阶段:频谱分配完成后,考察整个网络次级用户的整体满意度。
[0040]下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的说明。
[0041]参见图2所示,本发明实施例中的认知无线电网络由若干主用户(PU)、若干次级用户(SU)、若干基站(BS)以及数据库(Database)四部分组成。基站(BS)是提供无线接口并连接次级用户(SU)和数据库(Database)的无线基础设施。基站(BS)覆盖的区域C可以分成nXn个正方形小区域,每个区域表示为C1,, i和j分别是行索引和列索引,l^i, J^n0基站(BS)覆盖的整个区域的频谱可用信息存储于数据库(Database)中,表示为nXn的矩阵M。每个小区域C1,的频谱可用信息表示为Hi1,。假设基站(BS)覆盖范围内有K个主用户(PU),表示为PUk,k = 1,2,…,K。PUJ^使用的频道表示为ch k,PUs的活动模型是0N/0FF交替模型,即每条信道在ON和OFF两个模式之间随机转换。
[0042]参见图3,本发明实施例中的认知无线电网络中基于用户需求的多因素决策方法,其中数据库(Database)包括两个部分,一个是存储引擎,另一个是计算引擎。存储引擎中存储着主用户信号信息,且该信息根据主用户的位置进行存储,以及每个次级用户发送的查询信息。计算引擎根据存储的主用户的历史信号特点以及主用户信号的关键信息,可计算出下一时刻该频段是否可用,即通过计算引擎找出下一时刻可用的信道列表。计算引擎的另一个应用是在后面的一个步骤中计算次级用户参与实时感知的概率,在实时感知阶段起到监督次级用户的作用。
[0043]参见图1所示,本发明实施例中的认知无线电网络中基于用户需求的多因素决策方法,包括以下步骤:
[0044]步骤一,查询发送阶段:次级用户(SU)发送查询消息给基站(BS),查询信息包含次级用户(SU)的位置Cl j、次级用户(SU)的能量剩余Pm等,基站(BS)再将查询信息发送给数据库(Database);
[0045]步骤二,信息提取阶段:数据库(Database)根据存储的主用户信号信息,通过计算引擎计算出主用户下一时刻的0N、0FF状态,从而给出下一时刻所有可用信道总表。同时从SI次级用户所发送的查询信息中提取次级用户所在区域C1,,根据Database前面计算出的可用信息总表,给出每个次级用户所在区域中的频谱可用信息列表1?,并通过基站(BS)将信息发给次级用户(SU)。其中数据库(Database)存储着各个区域各个信道历史使用情况,根据历史情况可推测各个区域的可用频谱信息;
[0046]步骤三,结果提交阶段:次级用户(SU)在收到可用频谱信息列表1?后,选择一个可用的频道chk,通过基站(BS)发送给数据库(Database);
[0047]步骤四,频谱预分配阶段:数据库(Database)根据每个次级用户在步骤3所发送的信息给出每个次级用户能够得到想要频段的概率即预分配概率,即Pr,并将此概率通过基站(BS)发送给每个次级用户(SU)。其中预分配概率的具体计算为:假设一个频段申请使用的次级用户数为m,则可算出若该频段可用,申请该频段的每个次级用户的预分配概率即为Ι/m ;
[0048]步骤五,综合决策阶段:次级用户(SU)收到自己的预分配概率后,结合自己的剩余电量等其他情况,通过既定的规则综合决策出自己能够参与感知的概率,根据此概率决定自己是否参与实时感知。其中次级用户是否参与感知主要考虑的因素有步骤4的预分配概率,次级用户本身的电量剩余等不同的方面,不同的方面分配不同的权值,这些权值是根据次级用户本身的条件动态变化的,有的次级用户很需要该频段,就会将更注重预分配概率,所以预分配概率的权值就会大,而有的用户更注重的是自己本身电量剩余,所以用户电量剩余的权值就会大些。次级用户根据自己本身的情况选择权重,综合决策,计算自己参与感知的概率,计算公式可简单表示如下:P感=ω jXPk + ω2XPflj + ω3XP3+........,ω;1,
ω,2, ω,3.......为各个不同考虑因素所占的权重,本发明主要考虑两个主要方面,即用户电量剩余与数据库(Database)预分配概率;
[0049]步骤六,数据库(Database)监督阶段:数据库(Database)中也存储着每个次级用户(SU)的剩余能量与预分配概率,也可算出每个次级用户(SU)参与感知的概率,根据网络规定得出参与感知的次级用户,此时数据库(Database)负责监督需要参与感知的次级用户参与实时感知;
[0050]步骤七
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