[发明专利]一种认知无线系统中水平并行的频谱分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种频谱分配方法，属于通信领域。

背景技术

目前使用的频谱分配的算法是并行算法，它是将基于图论模型拓扑结构图分解为多个子图，然后在这些子图上进行独立的频谱分配：

在认知无线电系统中，由于是择机使用授权用户的频谱，认知无线电用户的可用频谱受到授权用户工作状态，位置和覆盖范围的影响，具有空时变化的特性。因此，在认知无线电系统中采用图论着色模型进行频谱分配分析，需要对频谱分配的约束条件，分配目标等进行必要的修订。认知无线电用户使用授权频段的前提是：如果当前信道被授权用户使用，则为了避免对授权用户的干扰，这个信道不能被附近的认知户使用。图1是一个认知无线电系统的网络拓扑结构。

统一的图论模型由空闲矩阵，效益矩阵，干扰矩阵和分配矩阵描述。

空闲频谱是指在某个时间和空间，主用户未使用的频谱。由于空间位置以及传输功率等参数的不同，对于不同的认知用户，同一个频带空闲与否可能不同。频谱对于认知用户是否空闲用空闲矩阵表示。设分配时间相对于环境变化时间来说是很短的，各矩阵在分配周期内维持不变。

用户获得的效益用效益矩阵表示：效益矩阵B＝{b_n，m}_P×Q，b_n，m表征用户n使用频谱m所带来的效益权重，如频谱容量等，P为用户数，下标从0到P-1，Q为总频带数，下标从0到Q-1。将矩阵L与矩阵B相结合，可得出有效频谱的效益L_B＝{l_n，m·b_n，m}_P×Q。

认知无线电用户间的干扰用干扰矩阵表示：干扰矩阵集合C＝{c_n，k|c_n，k∈{0，1}}_P×P，c_n，k＝1表示用户n和用户k在同时使用相同频谱时会产生干扰，当n＝k时，c_n，k＝0。

无干扰的频谱分配矩阵A＝{a_n，m|a_n，m∈{0，1}}_P×Q，a_n，m＝1表示频谱m被分配给用户n。A必须满足无干扰条件：

an,m·ak,m=0ifcn,k=1,∀n,k<N,m<M---(1)]]>

并行方法用到的主要标准是MSB和MPF。

引入了每个频段的效益，可以得到以最大化频谱效益为目标的最优分配标准(Max-Sum-Bandwidth，MSB)的表达式，相应地系统达到最大频谱效益的数学表达式变为：