专利名称：多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种认知无线电网络技术领域的方法，尤其是一种将中继应用在多信道场景下，每个信道存在多对主用户的认知无线电网络的机制，具体涉及多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法。
背景技术：
认知无线电技术是ー项用于缓解 频谱资源稀缺问题的关键的应用技木。为了实现认知无线电系统，有很多设计问题。其中很重要的一个问题就是实现主用户和次用户的共存。传统的认知无线电系统中，次用户通过频谱感知技术,搜索周围频谱空间中存在着的“频谱空洞”，也即没有或仅部分被授权用户占用的频段来用于自身数据的传输。但是，该机制中次用户仅仅被动地搜索了未被主用户占用的频谱资源，在不干扰主用户的前提下，接入该频谱资源，未能和主用户形成充分的互动，浪费了可用的频谱资源。从金钱补偿方面考虑主次用户的互动，一种实现主用户和次用户共存的机制是当次用户想接入频谱资源的时候，主用户将次用户的接入所产生的干扰功率进行量化，对其进行收费，次用户的接入的功率越高，需要付的钱越多。主用户和次用户分别考虑各自的总收益(包括接入的功率获得的收益及金钱的收益)，通过博弈论的方法，实现主次用户的共存。但是，该机制假定了主用户有足够多的频谱资源来租借给次用户，同时保证自己的通信需求不会受到明显的影响。然而，主用户往往需要超过频谱负荷的高数据率。因此，在这样的场景中，该机制并不合适。针对主用户有较高数据率的场景，从速率补偿方面考虑主次用户的互动，另外一种实现主用户和次用户共存的机制是一方面，在主用户有数据需要传输的时候，次用户作为中继，协助主用户传输，其加快了主用户的传输速率，使主用户更快地传输完想要传输的数据；另ー方面，在主用户不需要传输数据的时候，将频谱资源分配给协助了主用户传输的次用户。总的来说，提高了频谱的利用率。现有的从速率补偿方面考虑主次用户互动的机制中，仅适用于多信道，每个信道存在单对主用户的场景。对于多信道，每个信道存在多对主用户的场景，并没有合适的机制。同时，对于主用户如何租借频谱给次用户，也并有没相应的方法。
发明内容
本发明针对多信道，每个信道存在多对主用户的场景，提供了一种从速率补偿方面考虑主次用户互动的机制。本发明是通过以下技术方案实现的。根据本发明的ー个方面，提供一种多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，将中继应用在多信道场景下，每个信道存在多对主用户的认知无线电网络的机制，其包括如下步骤
步骤(I):将时间时隙化；步骤(2):在主用户时隙同时考虑所有需要传输数据的主用户的速率和，使主用户的速率和最大，并以此建立最优化问题，根据提出的分配算法，分配各次用户作为中继节点，协助主用户进行传输数据；对协助了主用户进行传输的次用户，増加其贡献值Lk ；步骤(3):在次用户时隙如果某个次用户想传输数据，当且仅当该次用户的贡献值Lk大于等于Lth时，才能接入；同时更新各次用户的贡献值当前时隙接入了信道的次用户贡献值Lk将降低。优选地，在所述步骤(I)中，采用将时间时隙化的方法，具体地，划分的时间轴按时隙周期不停重复；每一个时隙周期由H个主用户时隙和I个次用户时隙构成在每个主用户时隙，主用户选择进行直接传输、或者某些次用户协助其传输；在每个次用户时隙，次用户能够接入信道传输其数据。优选地，在所述步骤(2)中，具体地，建立最优化问题的方法为定义中继选择变量为
权利要求
1.一种多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，其特征在于，将中继应用在多信道场景下，每个信道存在多对主用户的认知无线电网络的机制，其包括如下步骤 步骤(I):将时间时隙化； 步骤(2):在主用户时隙同时考虑所有需要传输数据的主用户的速率和，使主用户的速率和最大，并以此建立最优化问题，根据提出的分配算法，分配各次用户作为中继节点，协助主用户进行传输数据；对协助了主用户进行传输的次用户，增加其贡献值Lk ； 步骤(3):在次用户时隙如果某个次用户想传输数据，当且仅当该次用户的贡献值Lk大于等于Lth时，才能接入；同时更新各次用户的贡献值当前时隙接入了信道的次用户贡献值Lk将降低。
2.根据权利要求I所述的多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，其特征是，在所述步骤(I)中，采用将时间时隙化的方法，具体地，划分的时间轴按时隙周期不停重复；每一个时隙周期由H个主用户时隙和I个次用户时隙构成在每个主用户时隙，主用户选择进行直接传输、或者某些次用户协助其传输；在每个次用户时隙，次用户能够接入信道传输其数据。
3.根据权利要求I所述的多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，其特征是，在所述步骤(2)中，具体地，建立最优化问题的方法为 定义中继选择变量为
4.根据权利要求I所述的多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，其特征是，在所述步骤(3)中，具体地，对贡献值超过门限值的所有想要传输数据的次用户按照贡献值Lk进行排序，根据贡献值高低顺序，各次用户依次根据其在各信道的传输速率选择对其而言信道条件最好的信道进行接入。
5.根据权利要求I所述的多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，其特征在于，在主用户时隙，根据优化问题分配次用户协助主用户的算法为基于蚁群算法的分配算法。
6.根据权利要求5所述的多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，其特征是，在主用户时隙，根据优化问题分配次用户协助主用户的算法为基于蚁群算法的分配算法，具体包括如下步骤 第一步，初始化信息素Tji，j，k)和启发式信息nn(i，j，k)，其中，启发式信息公式为
全文摘要
本发明公开一种多信道多主用户认知网络中次用户协助主用户中继的方法，包括步骤将时间时隙化；在主用户时隙，同时考虑所有需要传输数据的主用户的速率和，使主用户的速率和最大，并以此建立最优化问题，分配各次用户作为中继节点；在次用户时隙如果某个次用户想传输数据，当且仅当该次用户的贡献值足够大时才能接入，同时降低当前时隙接入了信道的次用户的贡献值；在主用户时隙，根据优化问题分配次用协助主用户的算法为基于蚁群算法的分配算法。本发明中主用户通过次用户作为中继节点的协助，获得了传输速率的提升，同时，次用户接入主用户预留的次用户时隙，获得了接入频谱传输数据的权利，提升了整个认知网络的吞吐量，实用性和可行性强。
文档编号H04W16/18GK102833761SQ20121029099
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者贺松, 蒋铃鸽, 何晨, 何迪 申请人:上海交通大学