一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，其特征在于包括如下步驟：1結(jié)合頻段集、會(huì)話和流量因子，依據(jù)傳播利益收集頻段信號(hào)燈；2由協(xié)議干擾模型得出成功傳輸條件，并進(jìn)行鏈路集的合并；3計(jì)算頻譜空間容量，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功率控制離散化；4進(jìn)行頻段分配和流量路由約束條件，得出干擾和無線電接口限制；5進(jìn)行成功傳輸和多通路流量路由限制；6獲得用戶的鏈路代價(jià)和頻段代價(jià)；7分為兩個(gè)獨(dú)立過程，針對(duì)新信息請(qǐng)求進(jìn)行流量因子迭代；8改進(jìn)頻段信號(hào)燈，收集節(jié)點(diǎn)的流量、能效、資源屬性，進(jìn)行頻段代價(jià)下的迭代。本發(fā)明采用分兩個(gè)階段進(jìn)行流量配備、資源匹配和能效優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了逼近其能效極限的資源優(yōu)化配置，解決了如何以受限的頻譜與能量大幅度提高網(wǎng)絡(luò)容量的問題；具有能效與資源聯(lián)合優(yōu)化的特點(diǎn)。
【專利說明】一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，屬認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
:
[0002]認(rèn)知無線電的概念最早是由Joseph Mitola博士提出來的,其基本思想在于,無線電能根據(jù)工作環(huán)境的交互而改變發(fā)射機(jī)的參數(shù)。以認(rèn)知無線電為基礎(chǔ)構(gòu)建的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)，泛指采用認(rèn)知無線通信技術(shù)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，它通過對(duì)周邊環(huán)境的變化進(jìn)行感知和學(xué)習(xí)，能對(duì)將來的行為模式作出預(yù)測(cè)，然后實(shí)施某種調(diào)節(jié)動(dòng)作，最終具備自主適變特征。
[0003]隨著電磁頻譜競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，以及對(duì)頻譜的依賴性日益增強(qiáng)，支持認(rèn)知無線電技術(shù)的終端、相關(guān)基礎(chǔ)性設(shè)施與控制策略組成的無線網(wǎng)絡(luò)的作用已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到充分肯定，如軍事通信、GPS定位、智能電網(wǎng)、醫(yī)療體育網(wǎng)等。激增的用戶數(shù)和移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)越來越高的帶寬需求，給日益稀缺的無線頻譜資源和現(xiàn)有的固定式頻譜分配方案帶來了巨大的挑戰(zhàn)。這樣，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)地被認(rèn)為是解決上述問題的主要手段，并為實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用、共存、兼容和互動(dòng)展示了美好的前景。
[0004]然而，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的大多數(shù)無線終端都是靠電池工作，所以在多跳場(chǎng)景下的整體能效問題變得越來越嚴(yán)重。一方面，實(shí)現(xiàn)能量高效利用的主要方法是盡量減少傳輸功率，但是在多無線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，減少傳輸功率會(huì)帶來傳輸速率減少，使得整體能效和通信流量這兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)互相矛盾；另一方面，在沒有功率控制的情況下，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的干擾距離固定，所以沒有辦法進(jìn)行頻段分配；而在有功率控制的情況下，則可以通過調(diào)整傳輸功率減小節(jié)點(diǎn)的干擾距離來滿足頻段分配的需求。因此，為了實(shí)現(xiàn)能量的高效利用，需要從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)，對(duì)能效匹配(用來實(shí)現(xiàn)功率控制)、資源匹配(用來進(jìn)行頻段分配)和流量自適應(yīng)(用來提高通信吞吐量)進(jìn)行聯(lián)合考慮。
[0005]頻段是無線網(wǎng)絡(luò)共享的媒介，向某一鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸會(huì)對(duì)其它節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生干擾。為了減少節(jié)點(diǎn)之間的相互影響，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)需要協(xié)作分析網(wǎng)絡(luò)的整體狀況，并相互協(xié)同來決定最佳的無線電通信設(shè)置。另外，為了實(shí)現(xiàn)全局的能效和資源優(yōu)化，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也需要認(rèn)知設(shè)備間的協(xié)作。在多跳環(huán)境下，通過節(jié)點(diǎn)協(xié)作來實(shí)現(xiàn)能源高效利用很具備挑戰(zhàn)性。因此，為了最有效地進(jìn)行頻段分配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻譜的按需利用，最大限度地避免各節(jié)點(diǎn)由于競(jìng)爭(zhēng)、干擾等原因?qū)︻l譜利用率帶來負(fù)面的影響，通過鏈路代價(jià)和頻段代價(jià)的分布式設(shè)計(jì)是減少干擾、提高網(wǎng)絡(luò)整體能效所必須考慮的原則。
[0006]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了基于能效匹配、資源匹配和流量自適應(yīng)的方法，來最大化流量因子并滿足用戶通信會(huì)話的最小速率需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，采用分兩個(gè)階段進(jìn)行流量配備、資源匹配和能效優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了逼近其能效極限的資源優(yōu)化配置，解決了如何以受限的頻譜與能量大幅度提高網(wǎng)絡(luò)容量的問題；具有能效與資源聯(lián)合優(yōu)化的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的。
[0009]本發(fā)明提供的一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，包括如下步驟:
[0010](I)、結(jié)合頻段集、會(huì)話和流量因子，依據(jù)傳播利益收集頻段信號(hào)燈；
[0011](2)、由協(xié)議干擾模型得出成功傳輸條件，并進(jìn)行鏈路集的合并；
[0012](3)、計(jì)算頻譜空間容量，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功率控制離散化；
[0013](4)、進(jìn)行頻段分配和流量路由約束條件，得出干擾和無線電接口限制；
[0014](5)、進(jìn)行成功傳輸和多通路流量路由限制；
[0015](6)、獲得用戶的鏈路代價(jià)和頻段代價(jià)；
[0016](7)、分為兩個(gè)獨(dú)立過程，針對(duì)新信息請(qǐng)求進(jìn)行流量因子迭代；
[0017](8)、改進(jìn)頻段信號(hào)燈，收集節(jié)點(diǎn)的流量、能效、資源屬性，進(jìn)行頻段代價(jià)下的迭代。
[0018]所述步驟⑴中 ，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)由次用戶集和次用戶之間的鏈路集組成，節(jié)點(diǎn)的可用頻段集與其位置相關(guān)；對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用頻段，多個(gè)單播組成一個(gè)會(huì)話集合，每個(gè)通信具備最小速率要求；為了按比例地最大化通信的會(huì)話速率，每個(gè)會(huì)話具有一個(gè)和其它會(huì)話不同的流量因子，因此，需要尋找一個(gè)最大的流量因子，來傳輸會(huì)話數(shù)據(jù)；在頻域中進(jìn)行頻段調(diào)度時(shí)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的接受功率超過了一個(gè)功率閾值，節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸才視作成功?’為了刻畫多跳網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的成功傳輸條件，兩個(gè)次用戶需要放置在彼此的傳輸距離內(nèi)，且都能調(diào)整無線電接口到一個(gè)通用頻段上；分布式環(huán)境下，令頻段信號(hào)燈為一個(gè)二進(jìn)制變量，“I”表示節(jié)點(diǎn)間能以指定頻段傳輸數(shù)據(jù)，“ O ”表示無數(shù)據(jù)傳輸。
[0019]所述步驟(2)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)傳輸距離和一個(gè)干擾距離，傳輸距離和干擾距離都依賴于節(jié)點(diǎn)的傳輸功率和傳播利益；一般認(rèn)為，所有節(jié)點(diǎn)有相同的信號(hào)檢測(cè)功率閾值；計(jì)算得到該節(jié)點(diǎn)的傳輸距離，按照傳輸距離，可以得到節(jié)點(diǎn)的干擾距離；其中，節(jié)點(diǎn)的干擾距離大于傳輸距離，并有一個(gè)為防止鄰居節(jié)點(diǎn)被分配相同頻段的安全區(qū)。
[0020]所述步驟(3)中，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)需要考慮端到端效能；為了更好地刻畫頻譜和空間的利用特征，需要計(jì)算頻段的帶寬和節(jié)點(diǎn)在給定傳輸功率下的干擾區(qū)域(空間)的乘積；節(jié)點(diǎn)采用多頻段進(jìn)行傳輸，且每個(gè)頻段有一個(gè)和它的傳輸功率相匹配的空間，所以，需要最小化上述乘積之和來提高網(wǎng)絡(luò)的端到端的效能；實(shí)際情況下，可以通過對(duì)功率控制的離散序列化來實(shí)現(xiàn)上述乘積的最小化。
[0021]所述步驟(4)中，干擾僅在相同頻段共享的鏈路中發(fā)生；根據(jù)協(xié)議干擾避免方法，可以指定該頻段不能同時(shí)被其它鏈路使用；對(duì)于頻域內(nèi)的調(diào)度，如果節(jié)點(diǎn)用一個(gè)頻段傳輸或接受數(shù)據(jù)，那么該頻段就不能被節(jié)點(diǎn)用作它用了 ；節(jié)點(diǎn)建立的鏈路數(shù)，由其無線電接口數(shù)限制；無線電接口能夠在多個(gè)頻段范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，在特定的時(shí)刻只能在一個(gè)頻段上進(jìn)行操作；如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)能調(diào)整無線電接口到不同的頻段上，那么能建立起鄰居節(jié)點(diǎn)的多條鏈路。
[0022]所述步驟(5)中，針對(duì)干擾限制條件，僅當(dāng)干擾功率不超過一個(gè)給定閾值，節(jié)點(diǎn)間的并發(fā)傳輸才能忽略，這樣可以得出成功傳輸?shù)谋匾獥l件；再把上述條件合在一起，就構(gòu)成了成功傳輸?shù)某浞謼l件；要最大化流量因子，使得符合條件的數(shù)據(jù)量能進(jìn)行會(huì)話傳輸；節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍有限，所以數(shù)據(jù)路由需要經(jīng)過多跳；為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化和負(fù)載平衡，需要采用多徑的方法進(jìn)行流量分流；實(shí)際情況下，傳輸功率可以是一個(gè)離散分布的有窮數(shù)列，并用整數(shù)來表示一個(gè)發(fā)射機(jī)所調(diào)整的功率層次的數(shù)目；可以得到一個(gè)限制條件，即每個(gè)無線電鏈路的累積流量速率不能超過鏈路的容量。
[0023]所述步驟(6)中，為了對(duì)能效匹配和頻段分配進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要迭代地增加流量因子，并在流量因子不再增加時(shí)終止；為了捕捉頻譜空間容量對(duì)于鏈路和頻段的變化，需要收集鏈路代價(jià)和頻段代價(jià)這兩個(gè)參數(shù)；
[0024]①鏈路代價(jià)為單位數(shù)據(jù)速率下，所增加的頻段的帶寬和節(jié)點(diǎn)在給定傳輸功率下的干擾區(qū)域(空間)的內(nèi)積；該內(nèi)積包含兩方面，即網(wǎng)絡(luò)資源的頻率使用帶寬和空間占用；
[0025]②頻段代價(jià)為當(dāng)傳輸功率增加到所需最小的傳輸功率時(shí)，所增加的干擾區(qū)域(空間)內(nèi)積和頻段所占容量的比值。
[0026]所述步驟(7)中，分為兩個(gè)獨(dú)立階段來進(jìn)行流量因子的迭代；在確定了會(huì)話的最小流量因子后，進(jìn)入迭代過程；盡管這兩個(gè)過程都包含流量、資源、能效屬性，但目標(biāo)不同:第一階段在于增加會(huì)話的流量因子，而不減少用戶通信會(huì)話集中其它會(huì)話的流量因子；第二階段在于增加該會(huì)話的流量因子的同時(shí)，可以減少用戶通信會(huì)話集中其它會(huì)話的流量因子。
[0027]所述步驟(8)中，對(duì)頻段信號(hào)燈的定義進(jìn)行補(bǔ)充描述:“一 I”表示指定頻段不能在節(jié)點(diǎn)間分配；
[0028]下面，分別討論3個(gè)跨層優(yōu)化屬性的實(shí)現(xiàn)過程:
[0029]①流量配備屬性:關(guān)鍵在于獲取網(wǎng)絡(luò)資源的鏈路代價(jià)，需要減少頻譜空間的容量內(nèi)積，來避免空間范圍內(nèi)的傳輸干擾；為了增加會(huì)話中最小流量因子的流量速率，鏈路代價(jià)會(huì)變成額外需要的空間；在第一階段，因?yàn)殒溌飞系牟煌l段有不同的頻段代價(jià)，所以需要有一個(gè)頻段選擇策略來決定采用哪個(gè)頻段，并根據(jù)選擇的頻段來定義鏈路代價(jià)；在第二階段，通過減少大流量因子的會(huì)話流量速率，可以增加會(huì)話的最小流量因子；對(duì)于大流量因子的會(huì)話，流量因子在減少后要不低于會(huì)話中增加的流量因子；在多會(huì)話情況下，需要選擇可釋放容量最大的會(huì)話，同時(shí)不必增加頻段的傳輸功率和空間；鏈路的鏈路代價(jià)在兩階段的迭代過程中會(huì)有區(qū)別，因此，相同會(huì)話迭代的最小代價(jià)路由也會(huì)不同；迭代中的所有路由合并在一起，可得出會(huì)話中多徑路由方案，并有助于最大化流量因子；
[0030]②資源匹配屬性:按照最小代價(jià)路由，僅那些在一跳距離內(nèi)的節(jié)點(diǎn)會(huì)受影響；一旦鏈路上分配了新頻段，那么該頻段就不能被節(jié)點(diǎn)對(duì)使用了，而且，節(jié)點(diǎn)對(duì)不能以指定頻段傳輸數(shù)據(jù)給它們的單跳鄰居；因此，需要限制那些和節(jié)點(diǎn)對(duì)有一跳距離遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)的頻段分配；如果指定頻段是鏈路尚未分配的新頻段，那么不能把它分配給鄰居節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)的路由調(diào)度方法，常會(huì)影響到最小代價(jià)路由的節(jié)點(diǎn)有一跳距離的那些節(jié)點(diǎn)；在第一階段，如果節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)鏈路上沒有剩余容量，且所有可用頻段的傳輸功率不能再增加，需要在該鏈路上分配一個(gè)新頻段；如果只有一個(gè)剩余頻段可以分配，那么進(jìn)行分配，并令信號(hào)燈為I ;在第二階段，既然需要減少一些大流量因子會(huì)話的流量速率，所以情況不同:第一階段僅在一條鏈路沒有剩余容量，且所有頻段的傳輸功率不能增加時(shí)，才考慮新頻段分配；第二階段僅當(dāng)該鏈路沒有更大流量因子的會(huì)話時(shí)，才考慮一個(gè)新頻段的分配；
[0031]③能效匹配屬性:確定最小代價(jià)路由上的高能效覆蓋，功率控制沿著端到端路由逐跳地進(jìn)行，會(huì)話流量速率也逐跳地計(jì)算；設(shè)置每個(gè)節(jié)點(diǎn)最大允許傳輸功率的利益，只要功率水平不超過閾值限制，該節(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)任何接收節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生干擾；在第二階段，如果鏈路上有更大流量因子的會(huì)話，那么減少該會(huì)話的流量因子就可以獲得額外的容量；該會(huì)話需要減少沿該路徑其它鏈路上的流量速度，且鏈路上的傳輸功率和頻段分配也需要及時(shí)更新。
[0032]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0033]1、本發(fā)明以網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化利用為目標(biāo)，研究了如何最大化流量因子來滿足用戶通信會(huì)話的最小速率需求；能效匹配不僅直接影響節(jié)點(diǎn)的傳輸距離和干擾距離，而且對(duì)頻段分配的可行性、帶寬效率和問題復(fù)雜性產(chǎn)生作用；解決了如何以受限的頻譜與能量大幅度提高網(wǎng)絡(luò)容量的問題。
[0034]2、本發(fā)明采用的方法分兩個(gè)階段進(jìn)行流量配備、資源匹配和能效優(yōu)化，通過流量因子的迭代增加，實(shí)現(xiàn)了逼近其能效極限的資源優(yōu)化配置。
[0035]3、本發(fā)明在綜合考慮物理環(huán)境、空間環(huán)境、傳播環(huán)境、傳輸環(huán)境等各種因素的基礎(chǔ)上，采用認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的鏈路代價(jià)指標(biāo)，解決了多跳網(wǎng)絡(luò)中的能效與資源的聯(lián)合優(yōu)化問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0036]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)流程示意圖。
[0037]圖2為本發(fā)明的功率控制中的干擾示例圖。
[0038]圖3為本發(fā)明的第一階段迭代示意圖。
[0039]圖4為本發(fā)明的第二階段迭代示意圖。

【具體實(shí)施方式】
:
[0040]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0041]本發(fā)明提供的一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，包括如下步驟:
[0042](I)結(jié)合頻段集、會(huì)話和流量因子，依據(jù)傳播利益收集頻段信號(hào)燈；
[0043]認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)由次用戶集和次用戶之間的鏈路集組成，可用一個(gè)無向圖G =(N, E)進(jìn)行表示，其中N為次用戶集，E為次用戶之間的鏈路集，鏈路i — j表示節(jié)點(diǎn)i傳輸數(shù)據(jù)到節(jié)點(diǎn)j ;
[0044]假設(shè)在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中有η個(gè)次用戶，Mi表示節(jié)點(diǎn)i的可用頻率頻段，M是網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的可用頻段集，M = U i eNMi;節(jié)點(diǎn)的可用頻段集與其位置關(guān)系相關(guān)；令％」_為鏈路i — j上的可用頻段集，于是Mi,」=Mi H Mj ；
[0045]對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用頻段，假設(shè)帶寬是W，L個(gè)活躍用戶通信(單播)組成一個(gè)會(huì)話集合，且每個(gè)通信具備一個(gè)最小速率要求；令s (I)和d (I)為會(huì)話I e L的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，并令r (I)為會(huì)話I中的最小速率要求；
[0046]每個(gè)會(huì)話I e L有一個(gè)和其它會(huì)話不同的流量因子T(l)，需要尋找一個(gè)最大的流量因子Τ，這樣T.Hl)的數(shù)據(jù)量能被傳輸?shù)綍?huì)話I eL中去；
[0047]假設(shè)頻段m在節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j上可用，即m e Mi且m e Mj,令/C表示頻率頻段m
中從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的傳輸功率；對(duì)于節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的傳輸，功率傳播利益gu為gij =
11, j I l_n;其中，111, j 11是節(jié)點(diǎn)i和j之間的物理距離，n為路徑損失指數(shù)；鏈路i — j活躍，當(dāng)且僅當(dāng)頻段m被分配給鏈路i — j ;
[0048]分布式環(huán)境下，令頻段信號(hào)燈為一個(gè)二進(jìn)制變量，“ I ”表示節(jié)點(diǎn)間能以指定頻段傳輸數(shù)據(jù)，“ O ”表不無數(shù)據(jù)傳輸。
[0049](2)由協(xié)議干擾模型得出成功傳輸條件，并進(jìn)行鏈路集的合并；
[0050]假設(shè)節(jié)點(diǎn)i的傳輸功率為P ;且該節(jié)點(diǎn)的傳輸距離為Rt(P);令所有的節(jié)點(diǎn)有相同的信號(hào)檢測(cè)功率閾值α，數(shù)據(jù)傳輸成功當(dāng)且僅當(dāng)接收功率超過檢測(cè)功率閾值；根據(jù)giJ ?P ^ α，該節(jié)點(diǎn)的傳輸距離RT(P) = (ρ/α)1/η;當(dāng)干擾功率超過了一個(gè)閾值β時(shí)，不能忽略；令一個(gè)節(jié)點(diǎn)的干擾距離為R1 (P)，可以得到節(jié)點(diǎn)的干擾距離R1 (P) = (1+l)RT(P)，其中ξ為安全區(qū)。
[0051]例如，在圖2中，節(jié)點(diǎn)I以傳輸距離內(nèi)的最優(yōu)發(fā)射功率向節(jié)點(diǎn)2傳遞消息，由于發(fā)射功率的不對(duì)稱性，陰影部分內(nèi)的節(jié)點(diǎn)均有可能性在節(jié)點(diǎn)2處產(chǎn)生干擾，從而影響節(jié)點(diǎn)2接受節(jié)點(diǎn)I傳送的數(shù)據(jù)；節(jié)點(diǎn)I和節(jié)點(diǎn)2周圍有兩個(gè)圓，其中內(nèi)圓(虛線)表示傳輸距離，外圓(實(shí)線)表示干擾距離。
[0052]令i — j為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的鏈路，且k — h為節(jié)點(diǎn)k和節(jié)點(diǎn)h之間的鏈路；鏈路i — j上的傳輸成功當(dāng)且僅當(dāng):①節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的距離不超過傳輸距離，即
11,j I ≤Rt(P);②對(duì)于任何分配相同頻段的鏈路k — h，接受節(jié)點(diǎn)i和j必須在干擾距離外，對(duì)于ab = ki, hi, kj, hj,有| a, b |≥R1 (P);注意，上述性質(zhì)包含鏈路i — j和k — h有一個(gè)共同節(jié)點(diǎn)的情況，SPi = k*i = h*j = k*j = h。
[0053]為了簡化，定義Ei為節(jié)點(diǎn)i的鏈路集，Ii；J為和鏈路i — j干擾的鏈路集；于是Ei={i-j: I |i, j| I ^ Rt (p)}, Ii； j = {k^h:1 | k, i | | ≤R1(P)I U {k —h: | |h, i | | ≤ R1 (p)} U{k — h:1 I k, j I I < R1 (p)} U {k — h:1 I h, j I I ≤R1 (p)}。
[0054](3)計(jì)算頻譜空間容量，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功率控制離散化；
[0055]頻譜空間的容量內(nèi)積是指所采用頻段的帶寬和一個(gè)節(jié)點(diǎn)在給定傳輸功率下的干擾區(qū)域，即空間的乘積n VR1(P))2;許多協(xié)議模型，都假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有固定的傳輸功率，即對(duì)于一條信道，無線電或者不傳輸或者以完全功率P進(jìn)行傳輸；和以往工作不同，本發(fā)明所述的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備功率控制的能力，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠以O(shè)和P間的任何功率值進(jìn)行傳輸。
[0056](4)進(jìn)行頻段分配和流量路由約束條件，得出干擾和無線電接口限制；
[0057]如果鏈路i — j在頻段m上活躍，那么只要k — h e I。，其它鏈路就不能同時(shí)使用頻段m ;—旦頻段m e Mi被節(jié)點(diǎn)i用來傳輸或接受數(shù)據(jù)，那么信號(hào)燈' 和滿足
[0058]

【權(quán)利要求】
1.一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，其特征在于包括如下步驟: (1)、結(jié)合頻段集、會(huì)話和流量因子，依據(jù)傳播利益收集頻段信號(hào)燈； (2)、由協(xié)議干擾模型得出成功傳輸條件，并進(jìn)行鏈路集的合并； (3)、計(jì)算頻譜空間容量，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功率控制離散化； (4)、進(jìn)行頻段分配和流量路由約束條件，得出干擾和無線電接口限制； (5)、進(jìn)行成功傳輸和多通路流量路由限制； (6)、獲得用戶的鏈路代價(jià)和頻段代價(jià)； (7)、分為兩個(gè)獨(dú)立過程，針對(duì)新信息請(qǐng)求進(jìn)行流量因子迭代； (8)、改進(jìn)頻段信號(hào)燈，收集節(jié)點(diǎn)的流量、能效、資源屬性，進(jìn)行頻段代價(jià)下的迭代。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，其特征在于所述步驟I中，在分布式環(huán)境下，頻段信號(hào)燈為一個(gè)二進(jìn)制變量，“I”表示節(jié)點(diǎn)間能以指定頻段傳輸數(shù)據(jù)，“O”表示無數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，其特征在于所述步驟2中，數(shù)據(jù)傳輸成功當(dāng)且僅當(dāng)接收功率超過檢測(cè)功率閾值，即:guα ； 其中:gu為節(jié)點(diǎn)i到j(luò)的傳輸利益； α為信號(hào)檢測(cè)功率閾值； P為節(jié)點(diǎn)i的傳輸功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，其特征在于所述步驟6中，鏈路代價(jià)的計(jì)算過程如下: ①如果鏈路i— j有剩余容量，剩余容量cu為頻段容量減去會(huì)話流量后剩余的容量之和；該鏈路在不增加傳輸功率或空間的情況下能滿足流量速率的需求，定義鏈路代價(jià)為O ; ②如果沒有剩余容量且頻段m已經(jīng)使用，但是為頻率頻段m中從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的傳輸功率，為節(jié)點(diǎn)i以頻段m傳輸?shù)焦?jié)點(diǎn)j的最大傳輸功率，P『能增加到，頻段代價(jià)定義為空間區(qū)域增量的頻段容量增量的比值； ③如果沒有剩余容量且頻段m還沒有使用，由定義得出頻段代價(jià)； ④如果沒有剩余容量且已經(jīng)充分利用頻段m，即(Pf)M二 P,，該頻段的容量不能再增加，頻段代價(jià)為無窮大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻段分配和流量自適應(yīng)方法，其特征在于所述步驟7中，分為兩個(gè)獨(dú)立階段針對(duì)新信息請(qǐng)求進(jìn)行流量因子迭代；第一階段為增加會(huì)話的流量因子，而不減少用戶通信會(huì)話集中其它會(huì)話的流量因子；第二階段為在增加該會(huì)話的流量因子的同時(shí)，可以減少用戶通信會(huì)話集中其它會(huì)話的流量因子。
【文檔編號(hào)】H04W52/36GK104080158SQ201410254767
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】秦航, 楊強(qiáng) 申請(qǐng)人:長江大學(xué)