CN104506261B - 基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法 - Google Patents
基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104506261B CN104506261B CN201410779146.0A CN201410779146A CN104506261B CN 104506261 B CN104506261 B CN 104506261B CN 201410779146 A CN201410779146 A CN 201410779146A CN 104506261 B CN104506261 B CN 104506261B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- user
- cognitive
- perception
- unlatching
- frequency spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，包括三个阶段，计算阶段：认知开启用户计算其通信数并且获取在其通信半径范围内的其他认知开启用户的通信数；选择阶段：认知开启用户对其及其通信半径范围内的其他认知开启用户根据通信数进行降序排列，形成一个有序集合，并在有序集合中选择一个候选感知用户；验证阶段：验证所选的候选感知用户是否能满足感知信息的实时性。本发明有效的减少了认知无线电网络中的次级用户的设备花费，降低了次级用户设备的复杂度及次级用户进行频谱感知时的能量消耗，并且考虑了频谱感知信息的实时性问题。
Description
技术领域
本发明属于认知无线电网络领域，具体地本发明涉及一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，在认知无线电用户中选择部分次级用户作为感知用户进行频谱感知。
背景技术
随着新的无线电设备及应用的迅速部署，非授权频段上的通信越来越拥挤。然而，由于固定的频谱分配政策，很大一部分授权频谱是未被利用的。授权频谱资源的低效利用以及非授权频谱的通信拥挤促使了频谱监管机构重新审视他们的频谱分配政策，并且开始寻求一种创新型的解决方案。认知无线电概念的提出就是为了解决这一频谱利用效率问题。认知无线电模块具有认知能力和重构能力。认知能力即感知和收集其周围环境信息的能力。周围环境信息包括：传输频率，传输功率，调制方式等等。重构能力即根据感知到的环境信息迅速的调整自身参数，以便获得最佳的性能。由于认知无线电技术能够解决频谱利用效率问题，提升无线网络的通信性能。因此，近些年认知无线电技术得到了越来越多的学者的关注。认知无线电模块的认知能力要求认知无线电模块具有频谱感知能力。认知无线电通过频谱感知可以观察到其周围环境信息。因此，为了获得有效率的频谱利用率，频谱感知是至关重要的第一步。
目前针对认知无线电网络中频谱感知的相关研究文献如下：
1.Dong-Jun Lee在2014年的《IEEE Transactions on WirelessCommunications》上发表的文章″Adaptive Random Access for Cooperative SpectrumSensing in Cognitive Radio Networks″中提出了一种利用随机存取方法的自适应合作频谱感知机制。在此机制中，随机存取用于在收集阶段进行次级用户感知数据的收集，收集阶段的时间长度由收集到的数据自适应的决定。因此，解决了收集感知数据时的时隙管理的复杂性。
2.Wha Sook Jeon等人在2014年的《IEEE Transactions on VehicularTechnology》上发表的文章″Optimal Sensing Strategy against Collision withPrimary User in Cognitive Radio System″中提出了一种可以有效的应用于认知无线电节点数据传输框架的感知策略。这一感知策略考虑到了由于主用户的再次出现导致的传输错误问题。利用这一感知策略进行频谱感知，认知无线电系统可以很好的保护主用户的正常传输，并且可以获得高的吞吐量。
3.Shuang Li等人在2014年的《IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING》上发表的文章″Maximizing System Throughput by Cooperative Sensing in Cognitive RadioNetworks″中提出了一种基于贝叶斯决策准则的算法。这一算法研究了如何在主用户吞吐量作为限制条件下最大化系统吞吐量的感知决策问题。并且研究了在主用户吞吐量和感知时间花费共同限制的环境下这一更为普遍的问题。
4.Qunwei Li等人在2014年的《IEEE Transactions on Vehicular Technology》上发表的文章″A Novel Sequential Spectrum Sensing Method in Cognitive RadioUsing Suprathreshold Stochastic Resonance″中提出了一种新的基于超门限随机谐振的序列频谱感知机制。这一机制减小了单个感知节点的平均采样数，显著减小了检测主用户信号所需的时间，对认知无线电频谱感知的可靠性做出了重要的贡献。
5.Jules M.Moualeu等人在2014年的《IEEE ICC 2014》上发表的文章″Energy-efficient Cooperative Spectrum Sensing and Transmission in Multi-channelCognitive Radio Networks″中提出了一种分布式的合作式频谱感知算法。这一算法将感知问题建立成了一个联盟博弈。次级用户们形成一个联盟，在不同的感知时间感知一个特定的信道。联盟的head决定信道是否是空闲的。如果信道是空闲的，那么联盟的head可以在数据传输时隙通过合作机制来传输它的数据包。这个分布式的合作式频谱感知与对应的非合作相比大大地增加了平均吞吐量。
综上所述，虽然频谱感知研究取得了很大的进展并且可以获得越来越好的性能，但还存在一些问题有待与进一步研究：
1.大部分文章都认为认知无线电网络中所有的次级用户都装有认知无线电模块。然而，次级用户安装认知无线电模块，必然会给次级用户带来很大的设备花费，并且很大程度上增加了设备的复杂性。从频谱需求的角度考虑，并不是所有次级用户都有意愿去安装认知无线电模块。
2.大部分文章都认为认知无线电网络中所有的次级用户都进行频谱感知。然而，次级用户进行频谱感知必然会消耗大量的能量。因此，并不是所有的次级用户都有意愿进行频谱感知。
3.数据包是有生存时间的。数据包在其生存时间内是有效的。若数据包的传输时间超出了其生存时间，那么数据包将没有任何效用。因此，在认知无线电网络中，次级用户感知到的周围环境信息必须在信息有效的生存时间内传输到其目的节点。因此，必须在设计频谱感知方法时考虑到频谱感知信息的实时性。大部分文章，都没有考虑信息的实时性。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前认知无线电网络中安装认知无线电模块所带来的巨大设备花费，进行频谱感知所带来的能量耗损，以及感知信息的实时性等问题。本发明提出了一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，此方法可以有效的减小认知无线电网络中的设备花费，可以减少不必要的能量耗损，并且认知无线电网络中的次级用户可以实时的获取所需的频谱感知信息，以便在不干扰主用户正常通信的情况下，使用暂时未被主用户使用的授权频谱。
为了达到上述目的，本发明提供了分布式的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法。
首先本发明所使用的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的体系结构包括两类实体，分别为主用户和次级用户。次级用户又包括两类用户即认知无线电用户和非认知无线电用户。认知无线电用户即装有认知无线电模块的次级用户。非认知无线电用户即未装有认知无线电模块的次级用户。认知无线电模块具有认知能力和重构能力。认知无线电模块的认知能力能够使得认知无线电用户感知到传输的波形，无线电频谱，通信网络类型，通信网络协议，地理信息，当地可利用的资源和服务，用户需求，安全政策等信息。认知无线电用户从无线电环境中感知并收集到他们所需的信息后，可以根据感知到的环境信息的变化来动态的调整他们的传输参数以便获得最佳的通信性能。认知无线电用户又可分为认知开启用户和认知关闭用户。认知开启用户即开启认知无线电模块的认知无线电用户。认知关闭用户即未开启认知无线电模块的认知无线电用户。认知开启用户又可以分为两类：感知用户和非感知用户。感知用户即进行信息感知的认知开启用户。非感知用户即不进行信息感知的认知开启用户。
为了尽量减少次级用户进行频谱感知所消耗的能量并且保证频谱感知信息的实时性，本发明在认知开启用户中选择最少的感知用户来进行频谱感知，被选择的感知用户需要能够保证所有认知开启用户都能够实时的得到他们所需的频谱信息。
我们将最少的感知用户选择问题建立成在能量有效性与信息实时性的限制条件下的非线性规划问题。其数学表达式为：
其中，n为认知无线电网络中感知用户组成的集合，N为认知无线电网络中认知开启用户组成的集合，OCRUi代表认知开启用户i，∏s代表认知开启用户s是否是感知用户，若认知开启用户s是感知用户，则∏s＝1；若认知开启用户s不是感知用户，则∏s＝0；δsi(t)代表感知用户i和非感知用户s之间的通信关系，dsi为感知用户i和非感知用户s之间的距离，r为感知用户i的通信半径，代表感知用户i进行频谱感知的起始时间，Ts为每个感知用户i进行频谱感知的时间，Tt为感知用户i将感知到的信息传递给其通信半径范围内的其他非感知用户所用的最长传输时间，w为认知开启用户的可利用的授权频谱带宽，Xi为认知开启用户i及其通信半径范围内的其他认知开启用户组成的集合，Wij为认知开启用户i和认知开启用户j之间进行数据传输所使用的带宽，dij为认知开启用户i和认知开启用户j之间的距离，Pij为认知开启用户i向认知开启用户j发送数据时所使用的发射功率，N0为噪声功率，tδ为能够保证感知到的无线电环境信息有效性的时间阈值。
目标函数表示最小化认知无线电网络中感知用户的个数，其数学表达式为：
由于认知开启用户会随着时间移动到不同的地理位置，我们应该确保在每次进行频谱感知和感知信息传输期间，必须保证每个非感知用户的通信半径范围内都至少有一个感知用户，以确保每个认知开启用户都可以获得可利用的频谱信息。这一限制条件，我们用公式来表示。
为了保证可利用频谱信息的的实时性，需保证感知用户必须在频谱信息有效的时间内将感知到的频谱信息传递给非感知用户。用数学表达式表示，即：
经证明，这一非线性规划问题是一个NP难问题。为了获得近似最优的解决方法，本发明提出了一个分布式的启发算法。用分布式的启发算法在基于次级用户频谱需求的认知无线电网络中选择最少的感知用户进行频谱感知。该方法包括三个阶段：计算阶段，选择阶段，验证阶段。
在计算阶段，认知开启用户计算其通信数并获取其通信半径范围内的其他认知开启用户的通信数。认知开启用户的通信数为在其通信半径范围内的认知开启用户的总数。通信半径计算方法为：r＝(γP/Pk)1/α；其中，γ为天线相关系数；P为认知开启用户的最大功率；Pk为功率阈值，只有当接收者接收到的信号的功率不小于Pk时，发送者和接受者之间才能够成功的通信；α为路径损耗因子。
在选择阶段，认知开启用户根据通信数选择候选感知用户。选择阶段进行候选感知用户选择的具体步骤为：
步骤1.认知开启用户对其及其通信半径范围内的其他认知开启用户根据通信数进行降序排列，形成一个有序集合；在有序集合形成过程中，若是认知开启用户及其通信半径范围内的其他认知用户具有相同通信数的情况：选择将感知信息传输到其通信半径范围内的其他认知开启用户所花费时间最小的认知开始用户参与排序。认知开启用户将其感知到的信息传输到其通信半径范围内的其他认知开启用户所花费的时间的计算方法为：
步骤2.选择有序集合中的第一个认知开启用户作为候选感知用户。
在验证阶段，验证所选的候选感知用户能否满足频谱感知信息的实时性。验证阶段的具体步骤为：
步骤1.验证候选感知用户是否满足条件其中，tδ为能够保证感知用户i感知到的信息有效性的时间阈值；如果满足则转入步骤2；如果不满足则转入步骤3。
步骤2.此候选感知用户被选为感知用户，感知周围无线电环境信息，并将感知到的信息传递给它通信半径范围内的其他认知开启用户；此感知用户通信范围内的其他认知开启用户为非感知用户并且不再进行感知用户选择过程。
步骤3.将此候选感知用户从有序集中删除，删除后判定有序集合是否为空；若为空，则转入步骤4；若非空，则进入选择阶段的步骤2再次选择一个候选感知用户，之后再进入验证阶段，对候选感知用户进行验证。
步骤4.将此认知开启用户自身作为感知用户，进行信息感知。
简单概括上述认知无线电频谱感知方法的过程为：认知开启用户计算各自的通信数，获取在其通信半径范围内的其他认知开启用户的通信数。认知开启用户将自身与其通信半径范围内的其他认知开启用户按照通信数进行降序排列，形成一个有序的降序集合。依次验证有序的降序集合中的认知开启用户，验证其如果作为感知用户，是否可以保证其通信半径范围内的其他认知开启用户实时的得到频谱感知信息。若有认知开启用户能够保证其通信半径范围内的其他认知开启用户实时的得到频谱感知信息，则停止验证。若将有序集合中的全部认知开启用户都验证完之后，没有任何一个认知开启用户能够满足这一实时性的条件，则此认知开启用户自身作为感知用户为它自己感知频谱信息。
与现有的认知无线电网络频谱感知方法相比，本发明具有的积极效果是：
(1)本发明可以根据认知无线电网络中的用户频谱需求决定次级用户是否安装认知无线电模块，这样很大程度上减小了给次级用户带来的设备花费及设备复杂度；
(2)本发明选择最少数量的认知开启用户进行频谱感知，减少了次级用户进行频谱感知时的能量消耗；
(3)本发明考虑到了频谱感知信息的实时性问题，所选择的感知用户必须保证网络中其他非感知用户能够实时的得到其周围可使用的空闲频谱的信息，保证了可利用频谱信息的准确性及实时性。
附图说明
图1为本发明所使用的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的体系结构示意图；
图2为传统频谱感知方法中的认知开启用户示意图；
图3为本发明的频谱感知方法中的认知开启用户示意图；
图4为本发明的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法的流程图。
图中，●表示感知用户；○表示非感知用户。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
为了达到上述目的，本发明提供了分布式的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法。
如图1所示，本发明所使用的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的体系结构包括两类实体：主用户和次级用户。主用户具有授权频谱使用的优先权。认知无线电网络中的授权频谱只有在未被主用户占用的情况下，次级用户才可以使用授权频谱进行数据传输。因此，次级用户必须进行频谱感知来获取可以使用的空闲频谱信息，以便在不干扰主用户正常传输的情况下，机会主义的利用授权频谱。本发明所使用的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络中的次级用户可以按其意愿决定是否安装认知无线电模块。因此，本发明所使用的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络中的次级用户包括两类用户：一类是装有认知无线电模块的认知无线电用户，另一类是未装有认知无线电模块的非认知无线电用户。本发明所使用的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络中的认知无线电用户只有需要在授权频谱上进行数据传输时才会开启认知无线电模块。因此，认知无线电用户又可以分成两类用户：一类是开启认知无线电模块的认知开启用户，另一类是未开启认知无线电模块的认知关闭用户。在本发明的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法中，并不是所有认知开启用户都进行频谱感知。本发明选择部分最佳的能够满足能量有效性以及感知信息实时性的认知开启用户来感知整个网络的频谱信息。因此，认知开启用户又可以分为两种不同类型的用户：一类是进行频谱感知的感知用户，另一种类不进行频谱感知的非感知用户。
为了尽量减少次级用户进行频谱感知所消耗的能量并且保证频谱感知信息的实时性，本发明在认知开启用户中选择最少的感知用户来进行频谱感知，被选择的感知用户需要能够保证所有认知开启用户都能够实时的得到他们所需的频谱信息。
我们将最少的感知用户选择问题建立成在能量有效性与信息实时性的限制条件下的非线性规划问题。其数学表达式为：
其中，n为认知无线电网络中感知用户组成的集合，N为认知无线电网络中认知开启用户组成的集合，OCRUi代表认知开启用户i，∏s代表认知开启用户s是否是感知用户，若认知开启用户s是感知用户，则∏s＝1；若认知开启用户s不是感知用户，则∏s＝0；δsi(t)代表感知用户i和非感知用户s之间的通信关系，dsi为感知用户i和非感知用户s之间的距离，r为感知用户i的通信半径，代表感知用户i进行频谱感知的起始时间，Ts为每个感知用户i进行频谱感知的时间，Tt为感知用户i将感知到的信息传递给其通信半径范围内的其他非感知用户所用的最长传输时间，w为认知开启用户的可利用的授权频谱带宽，Xi为认知开启用户i及其通信半径范围内的其他认知开启用户组成的集合，Wij为认知开启用户i和认知开启用户j之间进行数据传输所使用的带宽，dij为认知开启用户i和认知开启用户j之间的距离，Pij为认知开启用户i向认知开启用户j发送数据时所使用的发射功率，N0为噪声功率，tδ为能够保证感知到的无线电环境信息有效性的时间阈值。
目标函数表示最小化认知无线电网络中感知用户的个数，其数学表达式为：
由于认知开启用户会随着时间移动到不同的地理位置，我们应该确保在每次进行频谱感知和感知信息传输期间，必须保证每个非感知用户的通信半径范围内都至少有一个感知用户，以确保每个认知开启用户都可以获得可利用的频谱信息。这一限制条件，我们用公式来表示。
为了保证可利用频谱信息的的实时性，需保证感知用户必须在频谱信息有效的时间内将感知到的频谱信息传递给非感知用户。用数学表达式表示，即：
经证明，这一非线性规划问题是一个NP难问题。为了获得近似最优的解决方法，本发明提出了一个分布式的启发算法。用分布式的启发算法在基于次级用户频谱需求的认知无线电网络中选择最少的感知用户进行频谱感知。该方法包括三个阶段：计算阶段，选择阶段，验证阶段。
在计算阶段，认知开启用户计算其通信数并获取其通信半径范围内的其他认知开启用户的通信数。认知开启用户的通信数为在其通信半径范围内的认知开启用户的总数。通信半径计算方法为：r＝(γP/Pk)1/α；其中，γ为天线相关系数；P为认知开启用户的最大功率；Pk为功率阈值，只有当接收者接收到的信号的功率不小于Pk时，发送者和接受者之间才能够成功的通信；α为路径损耗因子。
在选择阶段，认知开启用户根据通信数选择候选感知用户。选择阶段进行候选感知用户选择的具体步骤为：
步骤1.认知开启用户对其及其通信半径范围内的其他认知开启用户根据通信数进行降序排列，形成一个有序集合；在有序集合形成过程中，若是认知开启用户及其通信半径范围内的其他认知用户具有相同通信数的情况：选择将感知信息传输到其通信半径范围内的其他认知开启用户所花费时间最小的认知开始用户参与排序。认知开启用户将其感知到的信息传输到其通信半径范围内的其他认知开启用户所花费的时间的计算方法为：
步骤2.选择有序集合中的第一个认知开启用户作为候选感知用户。
在验证阶段，验证所选的候选感知用户能否满足频谱感知信息的实时性。验证阶段的具体步骤为：
步骤1.验证候选感知用户是否满足条件其中，tδ为能够保证感知用户i感知到的信息有效性的时间阈值；如果满足则转入步骤2；如果不满足则转入步骤3。
步骤2.此候选感知用户被选为感知用户，感知周围无线电环境信息，并将感知到的信息传递给它通信半径范围内的其他认知开启用户；此感知用户通信范围内的其他认知开启用户为非感知用户并且不再进行感知用户选择过程。
步骤3.将此候选感知用户从有序集中删除，删除后判定有序集合是否为空；若为空，则转入步骤4；若非空，则进入选择阶段的步骤2再次选择一个候选感知用户，之后再进入验证阶段，对候选感知用户进行验证。
步骤4.将此认知开启用户自身作为感知用户，进行信息感知。
简单概括上述认知无线电频谱感知方法的过程为：认知开启用户计算各自的通信数，获取在其通信半径范围内的其他认知开启用户的通信数。认知开启用户将自身与其通信半径范围内的其他认知开启用户按照通信数进行降序排列，形成一个有序的降序集合。依次验证有序的降序集合中的认知开启用户，验证其如果作为感知用户，是否可以保证其通信半径范围内的其他认知开启用户实时的得到频谱感知信息。若有认知开启用户能够保证其通信半径范围内的其他认知开启用户实时的得到频谱感知信息，则停止验证。若将有序集合中的全部认知开启用户都验证完之后，没有任何一个认知开启用户能够满足这一实时性的条件，则此认知开启用户自身作为感知用户为它自己感知频谱信息。
与现有的认知无线电网络频谱感知方法相比，本发明具有的积极效果是：
(1)本发明可以根据认知无线电网络中的用户频谱需求决定次级用户是否安装认知无线电模块，这样很大程度上减小了给次级用户带来的设备花费及设备复杂度；
(2)本发明选择最少数量的认知开启用户进行频谱感知，减少了次级用户进行频谱感知时的能量消耗；
(3)本发明考虑到了频谱感知信息的实时性问题，所选择的感知用户必须保证网络中其他非感知用户能够实时的得到其周围可使用的空闲频谱的信息，保证了可利用频谱信息的准确性及实时性。
如图2所示，在传统的认知无线电网络中，所有的次级用户都装有认知无线电模块，并且认知无线电模块一直处于开启状态。因此，在传统的认知无线电网络中的频谱感知方法中，认知无线电网络中的所有的次级用户都作为感知用户进行频谱感知。
如图3所示，在本发明提出的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法中，只有部分认知开启用户被选为感知用户进行频谱感知。本发明提出的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法大大减少了认知无线电网络中次级用户在进行频谱感知时所消耗的能量。
如图4所示，本发明提供的分布式的基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法过程可简单的概括成如下的过程：认知开启用户计算各自的通信数，获取在其通信半径范围内的其他认知开启用户的通信数。认知开启用户将自身与其通信半径范围内的其他认知开启用户按照通信数进行降序排列，形成一个有序的降序集合。依次验证有序的降序集合中的认知开启用户，验证其如果作为感知用户，是否可以保证其通信半径范围内的其他认知开启用户实时的得到频谱感知信息。若有认知开启用户能够保证其通信半径范围内的其他认知开启用户实时的得到频谱感知信息，则停止验证。若将有序集合中的全部认知开启用户都验证完之后，没有任何一个认知开启用户能够满足这一实时性的条件，则此认知开启用户自身作为感知用户为它自己感知频谱信息。
以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，其特征在于：将无线电网络的体系结构分为主用户和次级用户，主用户为授权频谱的持有者；次级用户根据是否装有认知无线电模块分为认知无线电用户和非认知无线电用户；认知无线电用户又可根据是否开启认知无线电模块分为认知开启用户和认知关闭用户；认知开启用户根据是否进行频谱感知分为感知用户和非感知用户；
包括以下步骤：
(1)将最少的感知用户选择问题建立成非线性规划问题；
(2)用分布式的启发算法在基于次级用户频谱需求的认知无线电网络中选择最少的感知用户进行频谱感知。
2.根据权利要求1所述的一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，其特征在于：所述的非线性规划问题，包括以下内容：
(2-1)目标函数：最小化认知无线电网络中的感知用户的个数；
(2-2)限制条件1：保证在每个非感知用户的通信半径范围内都至少有一个感知用户；
(2-3)限制条件2：保证感知用户必须在频谱信息有效的时间内将感知到的频谱信息传递给非感知用户。
3.根据权利要求1所述的一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，其特征在于：所述启发算法包括以下步骤：
(3-1)计算阶段：认知开启用户计算其通信数并获取其通信半径范围内的其他认知开启用户的通信数；
(3-2)选择阶段：认知开启用户根据通信数选择候选感知用户；
(3-3)验证阶段：验证所选的候选感知用户能否满足频谱感知信息的实时性。
4.根据权利要求3所述的一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，其特征在于：所述选择阶段进行候选感知用户选择的具体步骤为：
(4-1)认知开启用户对其及其通信半径范围内的其他认知开启用户根据通信数进行降序排列，形成一个有序集合；
(4-2)选择有序集合中的第一个认知开启用户作为候选感知用户。
5.根据权利要求4所述的一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，其特征在于：所述步骤(4-1)中在有序集合形成过程中，若是认知开启用户及其通信半径范围内的其他认知用户具有相同通信数的情况，选择将感知信息传输到其通信半径范围内的其他认知开启用户所花费时间最小的认知开启用户参与排序。
6.根据权利要求5所述的一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，其特征在于：所述认知开启用户将其感知到的信息传输到其通信半径范围内的其他认知开启用户所花费的时间的计算方法为：
其中：w为认知开启用户的可利用空闲授权频谱带宽；Xi为认知开启用户i及其通信半径范围内的其他认知开启用户组成的集合；Wij为认知开启用户i和认知开启用户j之间进行数据传输所使用的带宽；dij为认知开启用户i和认知开启用户j之间的距离；Pij为认知开启用户i向认知开启用户j发送数据时所使用的发射功率；N0为噪声功率；OCRUi为认知开启用户i；α为路径损耗因子；γ为天线相关系数。
7.根据权利要求3所述的一种基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法，其特征在于：所述验证阶段的具体步骤为：
(7-1)验证候选感知用户是否满足条件其中，OCRUi为认知开启用户i；α为路径损耗因子；γ为天线相关系数；w为认知开启用户的可利用的授权频谱带宽；Xi为认知开启用户i及其通信半径范围内的其他认知开启用户组成的集合；Wij为认知开启用户i和认知开启用户j之间进行数据传输所使用的带宽；dij为认知开启用户i和认知开启用户j之间的距离；Pij为认知开启用户i向认知开启用户j发送数据时所使用的发射功率；N0为噪声功率；tδ为能够保证感知用户i感知到的信息有效性的时间阈值；如果满足则转入步骤(7-2)；如果不满足则转入步骤(7-3)；
(7-2)此候选感知用户被选为感知用户，感知周围无线电环境信息，并将感知到的信息传递给它通信半径范围内的其他认知开启用户；此感知用户通信范围内的其他认知开启用户为非感知用户并且不再进行感知用户选择过程；
(7-3)将此候选感知用户从有序集中删除，删除后判定有序集合是否为空；若为空，则转入步骤(7-4)；若非空，则进入选择阶段的步骤(7-2)再次选择一个候选感知用户，之后再进入验证阶段，对候选感知用户进行验证；
(7-4)将此认知开启用户自身作为感知用户，进行信息感知。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410779146.0A CN104506261B (zh) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | 基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410779146.0A CN104506261B (zh) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | 基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104506261A CN104506261A (zh) | 2015-04-08 |
| CN104506261B true CN104506261B (zh) | 2017-02-22 |
Family
ID=52947984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410779146.0A Expired - Fee Related CN104506261B (zh) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | 基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104506261B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106788820B (zh) | 2017-01-04 | 2020-06-05 | 河海大学常州校区 | 认知无线电网络收发器非授权用户相遇方法 |
| CN107979846A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-01 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种情景知觉下的重叠联盟博弈模型及空间自适应算法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101511092A (zh) * | 2009-01-04 | 2009-08-19 | 中国人民解放军理工大学 | 基于二重可信的协同频谱感知方法 |
| CN102255675A (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-23 | 索尼公司 | 基于认知无线电的频谱感知装置、方法、程序 |
| CN103138846A (zh) * | 2011-11-22 | 2013-06-05 | 富士通株式会社 | 感知无线电的资源利用装置、方法及感知无线电系统 |
| CN103220054A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-07-24 | 内蒙古大学 | 一种基于Gabor算法的认知无线电频谱感知方法和系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201203893A (en) * | 2010-01-27 | 2012-01-16 | Agency Science Tech & Res | Method for spectrum sensing and communication device |
-
2014
- 2014-12-15 CN CN201410779146.0A patent/CN104506261B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101511092A (zh) * | 2009-01-04 | 2009-08-19 | 中国人民解放军理工大学 | 基于二重可信的协同频谱感知方法 |
| CN102255675A (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-23 | 索尼公司 | 基于认知无线电的频谱感知装置、方法、程序 |
| CN103138846A (zh) * | 2011-11-22 | 2013-06-05 | 富士通株式会社 | 感知无线电的资源利用装置、方法及感知无线电系统 |
| CN103220054A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-07-24 | 内蒙古大学 | 一种基于Gabor算法的认知无线电频谱感知方法和系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104506261A (zh) | 2015-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Du et al. | Computation offloading and resource allocation in vehicular networks based on dual-side cost minimization | |
| Tan et al. | QoS-aware user association and resource allocation in LAA-LTE/WiFi coexistence systems | |
| US20130183989A1 (en) | Multichannel wireless communication system, base station, and channel using method | |
| Yawada et al. | Intelligent process of spectrum handoff/mobility in cognitive radio networks | |
| JP2010527208A (ja) | ワイヤレス通信における学習ベースのセミパーシステント（ｓｅｍｉ−ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）スケジューリング | |
| CN102090096A (zh) | 在异构接入点网络中用于基站的接入机制 | |
| Amer et al. | Association optimization in Wi-Fi networks: Use of an access-based fairness | |
| CN107005999A (zh) | 用于时域帧结构的动态优化的方法和系统 | |
| CN112492591B (zh) | 一种电力物联网终端接入网络的方法及装置 | |
| WO2011110032A1 (zh) | 一种基于聚合的认知无线电网络频谱分配方法和装置 | |
| CN106658509A (zh) | 一种非法无线接入点的反制方法及设备及无线局域网 | |
| CN104506261B (zh) | 基于次级用户频谱需求的认知无线电网络的频谱感知方法 | |
| Le et al. | Spectral‐efficient resource allocation for mixed services in OFDMA‐based 5G heterogeneous networks | |
| LeAnh et al. | Orchestrating resource management in LTE-unlicensed systems with backhaul link constraints | |
| Gu et al. | A stochastic optimization framework for adaptive spectrum access and power allocation in licensed-assisted access networks | |
| CN103747432B (zh) | 上行预调度处理方法、装置和系统 | |
| CN102413517B (zh) | 一种驻留子带的选择方法 | |
| CN102006216B (zh) | 一种深度报文检测系统及报文处理方法 | |
| Gao et al. | Analysis on the capacity of a cognitive radio network under delay constraints | |
| CN105898869A (zh) | 一种d2d通信中的传输方法和装置 | |
| CN104519495A (zh) | 认知无线电系统中的频谱共享方法及装置 | |
| Yao et al. | Dynamic spectrum access with QoS guarantee for wireless networks: a Markov approach | |
| CN110289936A (zh) | 一种基于权值排序的5g下行控制信道盲检测方法 | |
| Chung | Energy-efficient transmissions for green base stations with a novel carrier activation algorithm: A system-level perspective | |
| Pankajavalli et al. | Spectrum-Efficient User and Qos-Aware Resource Allocation With Enhanced Uplink Transmission in U-LTE Networks Co-Occurrence With Wi-Fi by CRN |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170222 Termination date: 20211215 |