[发明专利]基于排队论的认知无线电网络信道定价与服务选择联合优化方法

说明书

本发明涉及一种基于排队论的认知无线电网络信道定价与服务选择联合优化方法，本发明采用下述步骤实现认知网络环境下从用户联合信道与服务的最优选择：步骤一，频谱提供商设置两种服务方式服务延迟敏感和非延迟敏感的从用户；步骤二，从用户利用wardrop均衡理论，确定选择相应信道和服务的从用户的到达率；步骤三，从用户在非合作下考虑两种同时出价和顺序出价机制，确定相应的价格。本发明提供了一种适用于多个从用户基于列队博弈选择信道和服务的频谱分配方法，不仅保证了从用户花费的最小化，同时保证了频谱提供商利益的最大化，并且实现了在两种出价策略下频谱分配方法。

技术领域

本发明涉及一种基于排队论的认知无线电网络信道定价与服务选择联合优化方法，属于无线通信网络中资源分配领域。

背景技术

无线电频谱资源是一种有限的自然资源，一般由政府授权使用。近年来各种无线通信业务的增长导致对无线频谱资源的需求越来越大，频谱需求与可用频谱资源之间的矛盾更加突出。当前的频谱管理主要采用固定的频谱分配策略，也就是频谱资源被分配给固定的授权用户，虽然这样能有效避免用户之间的过多相互干扰，但同时也带来另一个问题，那就是，频谱资源的严重浪费。

针对这种不合理的频谱使用方式，需要引入动态频谱接入技术将那些未被充分使用的频谱资源加以利用，实现频谱的动态分配从而极大地提高频谱的利用率。认知无线电(Cognitive Radio，CR)是一种灵活的和智能的无线电，它可通过观察周围环境和学习来智能动态调整网络传输参数，提高网络的服务性能。认知无线电技术通过允许从用户(Secondary User，SU)自适应地感知频谱资源，机会式地占用空闲频谱，只要在不对主用户(Primary User，PU)产生有害干扰的前提下，从用户可以接入主用户频段，提高频谱利用率，很大程度上缓解日益增长的无线频谱资源需求与频谱资源紧缺之间的矛盾。在认知无线电网络频谱接入中由于主用户相对从用户有信道的绝对优先权，多个从用户同时请求接入信道的情况，利用排队论可以分析在此场景下用户的接入行为。动态频谱接入模型最常见的分类有三种，一种是独占使用，一种是分级接入，还有一种是开放共享。独占式的接入模型中频谱所有者可以在某个特定的时间段内将频谱使用权转移给其他从用户。分级接入模型中在SU不对PU造成干扰的前提下，PU和SU在该模型下可以共享频谱资源，PU和SU之间没有协调配合。开发共享模型中，所有用户拥有同等的频谱接入权利，不存在具有优先级的用户。

引入动态频谱接入技术后，如果频谱提供商没有从中获取利润那就失去了提供服务的动力，所以提供了一个新的频谱交易市场机制。在频谱交易中，频谱提供商的目的是通过出售频谱最大化自己的利润，SU则是根据频谱的价格和自己的需要，通过频谱使用来最小化自身的花费。对于现有的认知无线电频谱交易机制利用排队论来分析SU的延迟情况，和利用博弈论的方法分析SU的接入行为和频谱提供商的定价行为。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于排队论的认知无线电网络信道定价与服务选择联合优化方法。该方法结合排队论和博弈论为次级频谱交易提供解决方案，在考虑独占式接入模型下，引入异构从用户概念，联合优化信道价格和服务选择，实现频谱提供商利润最大化和从用户花费的最小化。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：