[发明专利]针对多从用户多信道的节能的动态频谱接入策略方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是无线通信领域的方法，具体是一种针对多从用户多信道的节能的动态频谱接入策略方法。

背景技术

动态频谱接入通常用于具有较低接入权限的从用户检测并接入主用户的“频谱空洞”，该种接入方式对于提高频谱利用率、提供更丰富的无线服务方式具有重要意义。动态频谱接入是针对不同接入等级的用户——主用户与从用户——而产生的：主用户是授权用户，具有优先接入权限，从用户是非授权用户，具有较低的接入权限。传统的针对多从用户多信道的动态频谱接入策略通常致力于使从用户获得最大的网络吞吐率，而不考虑能耗问题。这种策略对于传统的非移动通信设备非常有效，但近年随着移动计算设备的兴起，最大化吞吐率的接入策略会导致用户待机时间的明显下降，因此更加节能的动态频谱接入策略日益被研究者所重视。

经过对现有技术的文献检索发现，中国专利文献（申请号为：201210106394.X，名称为：无线电网络中基于契约的动态频谱分配方法）提供了一种基于契约的动态频谱分配方法，将信道以不同的质量进行交易，有效提高了授权系统的收益，同时可有效减少授权系统与认知无线电系统之间的干扰；中国专利文献（申请号为：201210377971.9，名称为：无线体域网中单频点信道快速自适应的接入方法）给出了一种使从用户在指数分布或超指数分布的信道中能够快速自适应信道参数的动态接入方案。该方案使得单个从用户在被分配一定的频谱资源后，能够在单信道上的快速自适应接入。中国专利文献（申请号为：201310327173，名称为：针对低权限通信系统的节能的频谱分配与机会接入机制）给出了一种单个从用户在多信道中节能接入的解决方案。

然而，现有的解决方案或者未能充分考虑到能效（每单位传输消耗的能量）的问题，或者未能充分考虑到多用户的接入场景。

发表于2008年WCNC的论文“Distributed Energy Efficient Spectrum Access in Wireless Cognitive Radio Sensor Networks”给出了一种适用于主用户的低功耗接入方式。该方法以最高能效作为优化目标，与本发明的优化目标相吻合。然而，该研究未能区分从用户与主用户的差异，给出了针对只具有同一权限的用户网络的接入策略。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种针对多从用户多信道的节能的动态频谱接入策略方法。

根据本发明提供的针对多从用户多信道的节能的动态频谱接入策略方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：初始化信道及主、从用户的信息；

步骤2：为从用户初始分配频谱资源；

步骤3：从用户接入信道；

步骤4：更新信道状态；

步骤5：计算下一时隙的每个信道的状态值；

步骤6：计算从用户本轮接入结束后，在下一时隙中最大化能效的用户信道匹配集合及用户传输表，其中，所述的用户信道匹配集合，是指所有的从用户及与从用户匹配的信道的集合，所述用户传输表，是指所有的用户的传输功率的集合。

优选地，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：从监管机构或其他频谱检测设备，获取从用户的数量M，从用户编号U_i，i=1,2,……M，；获取主用户可供分配的信道数量N，N大于等于M；获取主用户对每个信道ch_i的占用率p_i,B，即每个信道的空闲率为p_i,I=1-p_i,B；获取每个信道的占用时长期望E_i,B、空闲时长期望E_i,I；其中，ch_i、p_i,B、p_i,I、E_i,B、E_i,I中的下标i=1,2,……,N；

步骤1.2：获取从用户切换信道所需要的时长t_h，获取从用户进行数据传输、信道切换的功率P_t、P_h；获取从用户在非通信状态下的电路消耗功率P_r；

步骤1.3：将信道按时间分片，设置每个时间片，即时隙，的长度为t_slot；

步骤1.4：计算出每个信道的状态转移矩阵，针对信道ch_i具体如下，