认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法
【专利摘要】认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法，涉及通信系统中的频谱分配【技术领域】。它是为了提高认知无线系统中的频谱分配速度。其方法：在每次博弈进行之前将系统随机选择的用户与上次博弈的用户进行比较，若二者是同一个用户则令系统重新选择另一个用户进行此轮博弈；否则进行下一次博弈。由于同一用户重复多次博弈并不能提高系统信干比，所以本发明在保证系统通信质量的前提下，减少了博弈次数，提高了系统处理速度。本发明适用于认知无线系统中的频谱分配。
【专利说明】认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信系统中的频谱分配【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于认知用户占用授权用户频谱资源进行通信，一旦授权用户回归该频谱空间时，认知用户需要在短时间内感知、退出相应频谱空间并选择其他频谱空间来进行通信。这就要求频谱分配技术考虑保证认知用户对频谱感知、利用和退出的灵活性问题。其次，在认知无线电中频谱分配技术必须保证系统的通信质量。由于频谱资源的有限性，须通过改善对于琐碎频谱利用的效率进而保障系统性能。用户在使用无线频谱资源时，由于自身对于信道的衰落特性、分配的载波和功率各不相同，必然会有不同的需求。也就是说用户本身对于系统的通信需求有所不同。例如，有的用户希望以最小化系统干扰作为目标，而有的用户希望以最大系统吞吐量作为目标。所以这就要求频谱分配技术需要具有满足不同用户不同需求的能力，给研究带来了一些困难。
[0003]认知无线电的频谱分配技术有很多分类方式。如果单单按照频谱分配技术来分，可以分为静态分配、动态分配和混合式分配；如果按照通信系统的网络结构来分，可以分为集中式频谱分配和分布式频谱分配；如果按照联合方式来分，可以分为合作式频谱分配和非合作式频谱分配。
[0004]相对于不同方式的分类也有不同的定义。在按照频谱分配的分类方法中，静态分配即指对于频谱的分配不会随着环境的变化而有所改变；动态分配与其正好相反，它是指对于频谱的占用情况会随着外界条件的改变而改变，从而达到最优的一种频谱分配方式；混合式分配则将二者综合，在不同的场合下进行不同的选择。在按照通信系统网络结构的分配方法中，集中式分配是指具有一个统一的上层基站来对频谱进行统一分配；分布式分配是指用户松散地分布在某一区域内，并自行进行分配频谱而没有一个统一的上层基站，可以看成是一种“扁平式”分配。在按照联合方式的分配方法中，合作式分配是指在所有用户之间有和谐的互动、共谋的情况下对频谱进行分配；非合作式分配则将用户看成是理性、冷酷和逐利的个体，在这种情况下进行频谱分配。
【发明内容】
[0005]本发明是为了提高认知无线系统中的频谱分配速度，从而提供一种认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法。
[0006]认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法，它包括以下步骤:
[0007]步骤一、对认知无线系统中的所有认知用户进行信道的初始化分配；
[0008]步骤二、对认知无线系统中的所有认知用户进行贝努利实验，并判断每个认知用户的实验结果是否为1，如果判断结果为是，则执行步骤三；如果判断结果为否，则停留在本步并等待下一次实验；
[0009]步骤三、将步骤二中实验结果为I的所有认知用户进行检查，并判断检查结果是否为1，如果判断结果为是，则返回执行步骤二 ；如果判断结果为否，则执行步骤四；
[0010]步骤四、步骤三中检测结果为否的所有认知用户中的每个客户端认知用户均将其本身的发射功率通过START信令在信令信道上发出；
[0011]步骤五、步骤三中检测结果为否的所有认知用户中的每个服务端认知用户均接收步骤四所述的START信令，然后进行信道选择，并将信道号作为START CH信令的内容发出；
[0012]步骤六、步骤四中的每个客户端认知用户均接收START CH信令，将证实信息通过ACK STARTCH信令发出并在START CH信令中选定的信道上与服务端认知用户进行通信；
[0013]步骤七、未进行通信的所有认知用户根据步骤五中的信道号调整信道分配，并返回执行步骤二；完成一次认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配。
[0014]步骤五中所述的信道选择是通过计算效用函数值的方法实现的。
[0015]步骤五中所述的信道选择是通过计算效用函数值的具体方法是:
[0016]通过公式:
[0017]
【权利要求】
1.认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法，其特征是:它包括以下步骤:步骤一、对认知无线系统中的所有认知用户进行信道的初始化分配；步骤二、对认知无线系统中的所有认知用户进行贝努利实验，并判断每个认知用户的实验结果是否为1，如果判断结果为是，则执行步骤三；如果判断结果为否，则停留在本步并等待下一次实验；步骤三、将步骤二中实验结果为I的所有认知用户进行检查，并判断检查结果是否为1，如果判断结果为是，则返回执行步骤二 ；如果判断结果为否，则执行步骤四；步骤四、步骤三中检测结果为否的所有认知用户中的每个客户端认知用户均将其本身的发射功率通过START信令在信令信道上发出；步骤五、步骤三中检测结果为否的所有认知用户中的每个服务端认知用户均接收步骤四所述的START信令，然后进行信道选择，并将信道号作为START CH信令的内容发出；步骤六、步骤四中的每个客户端认知用户均接收START CH信令，将证实信息通过ACKSTARTCH信令发出并在START CH信令中选定的信道上与服务端认知用户进行通信；步骤七、未进行通信的所有认知用户根据步骤五中的信道号调整信道分配，并返回执行步骤二；完成一次认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配。
2.根据权利要求1所述的认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法，其特征在于步骤五中所述的信道选择是通过计算效用函数值的方法实现的。
3.根据权利要求2所述的认知无线系统中基于潜在博弈的频谱分配方法，其特征在于步骤五中所述的信道选择是通过计算效用函数值的具体方法是:通过公式:
【文档编号】H04W16/14GK103442368SQ201310406601
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】马琳, 黄昊骎, 何晨光, 谭学治, 迟永钢 申请人:哈尔滨工业大学