基于频谱感知的异构认知无线网络资源分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机网络技术领域，特别是一种基于频谱感知的异构认知无线网络 资源分配方法。
【背景技术】
[0002] 当今，复杂的无线通信网络已经面临许多挑战，不仅网络用户数量越来越多，服务 类型和需求也是越来越多样化，单一无线通信技术已经不能满足数据与语音通信要求，而 以频谱为代表的无线资源本身愈来愈成为一种稀缺、同时又是用户想方设法获得的资源。 由此表现出3个主要挑战：第一、如何解决一方面网络资源不够使用，而另一方面网络资源 的实际利用率又非常低矛盾；第二、多个网络存在时，如何在满足用户一定的服务质量要求 下，快速建立分处于不同网络中用户的端到端通信渠道；第三、如何在复杂网络环境下，使 通信终端在尽可能少的人为操作下，自适应的完成组网，从而提高网络运行的稳健性和网 络维护的效率。异构认知无线网络技术为上面问题提供了很好的解决方向。异构认知无线 网络技术是指以提供端到端用户服务质量保证为目标，通过对无线通信网络环境的交互感 知作用，进行智能规划、决策和调度、自组织的实现组网并自适应于具体无线通信环境，有 效地优化网络资源的管理和使用状况，不仅可以提高网络资源的利用效率、提供无线电通 信兼容性和自适应于无线网络资源的动态变化，更能适应复杂电磁环境下通信资源和通信 手段的限制与反限制、攻击与保护等。认知网络的应用相当广泛，其中无线资源分配机制是 异构认知网络重要研究领域。
[0003] 例如，现有技术的专利1(基于线性价格机制的异构多认知网络框架的资源配置 方法，重庆大学，公开号CN104244258A，申请号CN201410498705,申请日2014. 09. 25)公开 了一种基于线性价格机制的异构多认知网络框架的资源配置方法，所述框架针对认知终端 带宽需求存在差异，将用户带宽需求差异用信道传输特性表征，将资源配置过程分解为三 阶段：1.认知无线网络确定向主无线网络租用带宽；2.认知无线网络确定认知终端使用带 宽单价；3.认知终端通过比较接入不同网络时自己的效用，选择能最大化自身效用的网络 接入。在资源配置过程中，无需先验信息，能适应异构多认知无线网络共存环境；既考虑终 端需求之间的差异性，又考虑信道资源的异质性，既能充分、有效、合理利用主无线网络拥 有的频谱资源，又能均衡各认知无线网络之间的负载，发挥各认知无线网络的功能）。
[0004] 又如现有技术中的专利2 ( -种动态认知网络资源分配方法，重庆邮电大学，公开 号CN104093209A，申请号CN201410355925,申请日2014. 07. 24)公开了一种动态认知网络 资源分配方法，属于无线通信技术领域。该方法基于主用户历史信息和业务特性预测主用 户授权频带占用情况，根据频谱预测信息及从用户业务需求信息，认知基站执行从用户频 谱及功率联合优化分配，以实现从用户联合能效最大化及切换次数最小化。该方法综合考 虑了认知网络主用户频带占用状态，从用户业务需求及频带间切换所产生的切换代价，基 于网络能效最大化准则执行联合资源分配，在保障从用户业务需求、减少切换导致的性能 下降的同时，实现了从用户联合能效优化。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种基于频谱感知的异构认知无线网络资源分配方法，利用该方法可 在保证初级用户服务条件下，以次级用户速率最大化为目标，对异构认知无线网络资源进 行分配，高效、可靠，显著提高认知无线网络中次级用户的总速率。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：
[0007] -种基于频谱感知的异构认知网络资源分配方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1、智能集中控制器收集异构认知无线网络中可用的无线资源；
[0009] 步骤2、智能集中控制器收集用户设备的资源使用申请；以及
[0010] 步骤3、智能集中控制器采用有领导机制的混合蛙跳算法对异构认知无线网络中 的资源进行分配。
[0011] 进一步的实施例中，前述步骤3中国的资源分配的示例性实现包括如下步骤：
[0012] 步骤3. 1、初始化有领导机制的混合蛙跳算法的参数；
[0013] 步骤3. 2、随机初始化青蛙种群、粒子群种群；
[0014] 步骤3. 3、将青蛙种群根据分组算子分成若干个模因组，记录全局最优解和每个模
[0015] 因内最差和最好位置；
[0016] 步骤3. 4、粒子群在全局最优解附近进行局部搜索；
[0017] 步骤3. 5、更新每个模因组的最差个体，直到最大组内迭代次数；
[0018] 步骤3. 6、重复步骤3. 3?3. 5,直至最大迭代次数，输出最优个体解。
[0019] 本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
[0020] (1)采用有领导机制的混合蛙跳算法进行资源分配，满足资源分配要求；
[0021] (2)保证初级用户服务条件下，以次级用户速率最大化为目标；
[0022] (3)为高效利用异构认知网络中无线资源提供技术支持。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明异构认知无线网络资源分配流程图。
[0024] 图2为本发明异构认知无线网络资源分配示意图。
[0025] 图3为本发明有领导机制的混合蛙跳算法流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0027] 结合图1，本发明基于频谱感知的异构认知无线网络资源分配方法，包括以下步 骤：
[0028] 步骤1、智能集中控制器收集异构认知无线网络中可用的无线资源；
[0029] 步骤2、智能集中控制器收集用户设备的资源使用申请；
[0030] 步骤3、采用有领导机制的混合蛙跳算法对资源进行分配。
[0031] 本例中，前述步骤1中，所述的智能集中控制器收集异构认知无线网络中可用的 无线资源，无线带宽被分成若干个0FDM子信道。
[0032] 结合图2所示的资源分配示意图以及图3所示的有领导机制的混合蛙跳算法流程 图，前述步骤3总的资源分配包括：步骤3. 1、初始化有领导机制的混合蛙跳算法的参数；
[0033] 步骤3. 2、随机初始化青蛙种群、粒子群种群；
[0034] 步骤3. 3、将青蛙种群根据分组算子分成若干个模因组，记录全局最优解和每个模
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