對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分配，如果連接數(shù)相 同，則對(duì)相同連接數(shù)的節(jié)點(diǎn)中優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分配，如果優(yōu)先級(jí)相同則隨機(jī)分配，其中 優(yōu)先級(jí)的確定根據(jù)業(yè)務(wù)類型、資源申請(qǐng)量確定；
[0057]在分配過(guò)程中，分配矩陣受到干擾矩陣的約束，即、對(duì)于Cn,k,m=l，滿足 Qn押'狂*胖=0州1，k ^ N，m < M ?
[005引則其目標(biāo)函數(shù)為： N' M
[0059] 腳巧玄。， i=I J=X
[0060] 其中，Cn,k,m表示認(rèn)知用戶n，k在同時(shí)使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m時(shí)會(huì)彼此產(chǎn)生的干擾屬性， Cn,k,m=l表示認(rèn)知用戶n和k同時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)m會(huì)產(chǎn)生相互干擾或超過(guò)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載界限影響授權(quán) 用戶通信，N表示認(rèn)知用戶的數(shù)量，M表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量;an,m表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m成功分配給認(rèn) 知用戶n的屬性，an,m=l表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m成功分配給認(rèn)知用戶n，an,m = 0表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m不分 配給認(rèn)知用戶n;ak,m表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m成功分配給認(rèn)知用戶k的屬性，ak,m=l表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m成 功分配給認(rèn)知用戶k，an, m=0表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m不分配給認(rèn)知用戶k;
[006U 分配后，更新節(jié)點(diǎn)可用網(wǎng)絡(luò)列表L= { Um I UmE {0，U }nxM和節(jié)點(diǎn)顏色列表A= u,m an,mE{0, U }nxM，如果所有節(jié)點(diǎn)無(wú)可用顏色，則退出分配，否則繼續(xù)分配;前述節(jié)點(diǎn)可用網(wǎng) 絡(luò)列表L的公式中，Um表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m對(duì)于認(rèn)知用戶n的可用屬性，Um= 1表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m對(duì) 于認(rèn)知用戶n是可用的，In,m = 0表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m對(duì)于認(rèn)知用戶n是不可用的，N表示認(rèn)知用戶 的數(shù)量，M表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量;前述節(jié)點(diǎn)顏色列表A的公式中，an,m表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m成功分配 給認(rèn)知用戶n的屬性，an,m=l表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m成功分配給認(rèn)知用戶n，an,m=0表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m 不分配給認(rèn)知用戶n，N表示認(rèn)知用戶的數(shù)量，M表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量。
[0062] 例如，假設(shè)一次分配所用的時(shí)間相對(duì)于環(huán)境變化時(shí)間很短，各個(gè)矩陣在分配周期 內(nèi)保持不變。假設(shè)認(rèn)知用戶數(shù)量為10,編號(hào)NEU，2,…，10};認(rèn)知用戶的優(yōu)先級(jí)分別為[2 2 2 2 1 1 2 2 2 2]，即用戶5、6申請(qǐng)緊急業(yè)務(wù)(優(yōu)先級(jí)為1)，其他用戶申請(qǐng)一般業(yè)務(wù)(優(yōu)先級(jí) 為2)，資源申請(qǐng)量各不相同，有兩個(gè)可用網(wǎng)絡(luò)，編號(hào)Me陽(yáng)1，N2};對(duì)應(yīng)10個(gè)用戶的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò) 為[NI Nl Nl Nl Nl N2 N2 N2 N2 N2]。
[0063] (1)可用網(wǎng)絡(luò)矩陣
[0064] L=Un,m|ln,me{〇,IHnxm
[0065] 其中，NeU，2,…，10}為認(rèn)知用戶編號(hào)，Me {N1，N2}為可用網(wǎng)絡(luò)編號(hào)。當(dāng)Um=I表 示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m對(duì)于認(rèn)知用戶n是可用的，In,m = 0表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m對(duì)于認(rèn)知用戶n是不可用的。 可用網(wǎng)絡(luò)矩陣由衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況和認(rèn)知用戶的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋀及業(yè)務(wù)申請(qǐng)量等有關(guān)。
[0066] (2)網(wǎng)絡(luò)收益矩陣
[0067] B={bn,m}NXM
[006引其中，bn,m表示認(rèn)知用戶n使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m所帶來(lái)的收益，將可用網(wǎng)絡(luò)矩陣L和收益 矩陣B結(jié)合的到可用網(wǎng)絡(luò)收益矩陣：
[0069] Lb= Un,m ? bn,m}NXM
[0070] 由于認(rèn)知用戶所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和認(rèn)知用戶的業(yè)務(wù)量的變化，同一個(gè)認(rèn)知用戶使用 同一衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)所獲得的收益可能不同。可用網(wǎng)絡(luò)收益矩陣反映了圖論分配算法的有效性， 是一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0071] (3)干擾矩陣
[0072] C= kn,k,m I Cn,k,mE {〇 , 1 } }nxNXM
[0073] 干擾矩陣用來(lái)表示認(rèn)知用戶間的干擾，Cn,k,m=l表示認(rèn)知用戶n和k同時(shí)使用衛(wèi)星 網(wǎng)絡(luò)m會(huì)產(chǎn)生相互干擾或超過(guò)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載界限影響授權(quán)用戶通信。干擾矩陣與認(rèn)知用戶的拓 撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)資源有關(guān)。
[0074] (4)網(wǎng)絡(luò)分配矩陣
[0075] A={an,m|an,me{0,IHnxm
[0076] 其中，an,m=l表示衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m成功分配給認(rèn)知用戶n。網(wǎng)絡(luò)分配矩陣必須受到干擾 矩陣的約束，對(duì)于Cn,k,m=l，滿足：
[0077] a罕城、," =化 V"，/c < '.'V，m < -W
[0078] 通過(guò)對(duì)四個(gè)矩陣的描述，可W將認(rèn)知衛(wèi)星通信系統(tǒng)的圖論分配模型抽象為一個(gè)圖 G，表不如下：
[0079] G=化，Ec, LbI
[0080] 其中，U表示圖G的頂點(diǎn)集合，即認(rèn)知用戶的集合;Ec表示圖G的邊集合。由此可見(jiàn)， 在前述的節(jié)點(diǎn)分配過(guò)程中，認(rèn)知用戶之間存在干擾由干擾矩陣決定，當(dāng)且僅當(dāng)Cn,k,m=l時(shí)， 兩個(gè)認(rèn)知用戶m，k之間存在一條顏色為m的邊，即對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m，此時(shí)兩個(gè)認(rèn)知用戶不能 同時(shí)選擇衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)m。
[0081] 在前述所舉的例子中，即認(rèn)知用戶數(shù)量為10,編號(hào)NeU，2,…，10}的示例中，假設(shè) 一個(gè)分配周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)不發(fā)生變化，下面結(jié)合一些同型與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的例子來(lái)說(shuō)明 前述基于最大收益的資源分配的實(shí)現(xiàn)。
[0082] 1)兩個(gè)同型網(wǎng)絡(luò)的資源分配
[0083] 在仿真過(guò)程中，假設(shè)可用網(wǎng)絡(luò)Nl和N2為同型網(wǎng)絡(luò)，即兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)條件相似。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的總帶寬資源均為200Mb，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均為0.6-0.8,為了減少對(duì)授權(quán)用戶的干擾，均預(yù)留10% 的帶寬資源，不同認(rèn)知用戶(組)的帶寬需求平均值均為7.5Mb。針對(duì)不同優(yōu)先級(jí)用戶的業(yè)務(wù) 收益，假設(shè)在一個(gè)分配周期內(nèi)，優(yōu)先級(jí)高的認(rèn)知用戶選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的所獲得的收益為1.5， 選擇次優(yōu)網(wǎng)絡(luò)所獲得的收益為1.2,優(yōu)先級(jí)低的認(rèn)知用戶選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的收益為1，選擇次 優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的收益為0.5，即網(wǎng)絡(luò)收益矩陣為： 1 1 1 1 1.5 1.2 0 5 0.5 0.5 0 51'
[0084] 技= 0 5 0 5 0 5 0.5 1.2 1,5 1 1 1 1 ,…
[0085] 取認(rèn)知用戶在100個(gè)分配周期的網(wǎng)絡(luò)總體收益均值進(jìn)行衡量。
[0086] 圖5是基于最大收益算法與分組貪婪算法的分配情況對(duì)比。從圖中可W看出，當(dāng)認(rèn) 知用戶的業(yè)務(wù)申請(qǐng)量相同時(shí)，基于最大收益的分配算法和分組貪婪算法都能夠優(yōu)先考慮高 優(yōu)先級(jí)的用戶，且基于最大收益的分配算法的分配量大于分組貪婪算法的分配量。圖6是兩 種分配算法的總體收益比較。從圖中可W看出，在不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件下，基于最大收益的分 配算法所獲得的收益均大于分組貪婪算法所獲得的總體收益，且網(wǎng)絡(luò)負(fù)載越小，兩者差距 越大，即在網(wǎng)絡(luò)資源充足時(shí)，基于最大收益分配的算法更好的兼顧了網(wǎng)絡(luò)的總體收益。
[0087] 2)兩個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的資源分配
[0088] 在圖5和圖6的仿真過(guò)程中，未區(qū)分可用網(wǎng)絡(luò)類型和認(rèn)知用戶業(yè)務(wù)類型。在考慮網(wǎng) 絡(luò)異構(gòu)和認(rèn)知用戶業(yè)務(wù)類型條件下，假設(shè)Nl為窄帶網(wǎng)，總帶寬資源為40Mb，N2為寬帶網(wǎng)，總 帶寬資源為200Mb。認(rèn)知用戶1-5申請(qǐng)低速業(yè)務(wù)，申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)資源相對(duì)較小，認(rèn)知用戶6-10申請(qǐng) 高速業(yè)務(wù)，申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)資源較高，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載為0.6-0.8,為了減少對(duì)授權(quán)用戶的干擾，均 預(yù)留10%的帶寬資源。針對(duì)不同優(yōu)先級(jí)用戶的業(yè)務(wù)收益，假設(shè)在一個(gè)分配周期內(nèi)，優(yōu)先級(jí)高 的低速業(yè)務(wù)認(rèn)知用戶選擇窄帶網(wǎng)的所獲得的收益為1.5,選擇寬帶網(wǎng)絡(luò)所獲得的收益為 1.2,優(yōu)先級(jí)低的低速業(yè)務(wù)認(rèn)知用戶選擇窄帶網(wǎng)的所獲得的收益為1，選擇寬帶網(wǎng)絡(luò)的收益 為0.5,優(yōu)先級(jí)高的高速業(yè)務(wù)認(rèn)知用戶選擇寬帶網(wǎng)的所獲得的收益為1.5,選擇窄帶網(wǎng)絡(luò)所 獲得的收益為0.5,優(yōu)先級(jí)低的低速業(yè)務(wù)認(rèn)知用戶選擇寬帶網(wǎng)的所獲得的收益為1，選擇窄 帶網(wǎng)絡(luò)的收益為0.5，即網(wǎng)絡(luò)收益矩陣為： , 1 「I I I I 1.5 0.5 0 5 OJ 0.5 0.5-7 0089] B =
[0.5 OJ 0.5 0.5 1.2 U I I I I 丄湖
[0090] 取認(rèn)知用戶在IOO個(gè)分配周期的網(wǎng)絡(luò)總體收益均值進(jìn)行衡量。
[0091] 圖7是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下=種分