一種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法
【專利摘要】一種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法，其特征在于：S1將在認知網絡資源空間模型中,用資源狀態(tài)矢量的形式表示所述認知系統(tǒng)資源使用狀況,并使用所有的資源狀態(tài)矢量集合構成多維資源空間中的超曲面；S2根據(jù)通信業(yè)務的需求形成判斷資源矢量可用性的約束條件,并用所述約束條件判斷資源狀態(tài)超曲面上的每個狀態(tài)矢量是否符合約束條件，所有可用的資源狀態(tài)矢量形成的集合為可用資源狀態(tài)超曲面；S3將步驟S2中形成的可用部分超曲面張成資源空間模型的子空間作為區(qū)域范圍，形成可用資源空間；S4設定資源分配算法,并用所述資源分配算法，針對具體的優(yōu)化目標，選出所述可用資源空間中最優(yōu)的狀態(tài)矢量。
【專利說明】一種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法。
【背景技術】
[0002]認知無線電(CR, Cognitive Radio)技術是ー種能夠對頻譜進行高效利用的通信技木。認知無線電系統(tǒng)能夠對通信環(huán)境進行感知探測，從而獲得頻譜的使用狀態(tài)；然后通過學習機制對頻譜狀況進行分析，進ー步形成適應環(huán)境的具體決策方案；隨即系統(tǒng)調整通信模式，伺機對頻譜中尚存的可利用部分進行管理分配和智能動態(tài)的利用。認知無線電技術通過這種“感知-學習決策-執(zhí)行”循環(huán)的方式構建了ー個智能的思考決策和執(zhí)行過程，在滿足更多業(yè)務頻譜需求的同時大幅的提高了頻譜資源的利用效率。
[0003]2005年W.Thomas在認知通信領域進ー步提出了認知網絡(CN，CognitiveNetwork)的概念。認知網絡是具有認知能力，能感知當前網絡條件，然后依據(jù)這些條件做出規(guī)劃、決策和采取動作的網絡。認知網絡仍然采用認知環(huán)的方式智能的管理和利用資源。但是，它所涉及的資源遠超過認知無線電技術所針對的頻譜。認知網絡的資源泛指認知網絡中可感知、可管理、可利用的能夠影響系統(tǒng)端到端傳輸性能的所有因素的總和。認知網絡資源的分析和管理是研究認知網絡的重要內容。
[0004]在之前的研究成果中，已經形成了針對認知網絡資源的分層解析方法，并以特征參數(shù)作為維度坐標構建資源元素的多維矢量空間，以資源元素為維度坐標構建完整認知網絡資源的多維矢量空間。在這樣的兩級矢量空間模型中，每個矢量都具有明確的物理資源含義。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對當`前技術不足，提出ー種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法，包括以下步驟:
[0006]SI在認知網絡資源元素構成的資源空間模型中，用狀態(tài)矢量的形式表示認知網絡系統(tǒng)感知得到的資源狀態(tài)，并使用所有的資源狀態(tài)矢量集合構成多維資源空間中的資源狀態(tài)超曲面；
[0007]S2根據(jù)通信業(yè)務的需求形成判斷資源狀態(tài)可用性的約束條件，用所述約束條件判斷資源狀態(tài)超曲面上的每個狀態(tài)矢量是否符合約束條件，并以符合條件的狀態(tài)矢量集合構成可用資源狀態(tài)超曲面；
[0008]S3將步驟S2中所有符合約束條件狀態(tài)矢量形成的可用狀態(tài)資源超曲面，在資源空間模型中張成可以分配的資源矢量區(qū)域范圍，形成可用資源空間；
[0009]S4設定資源分配算法，并用所述資源分配算法選出所述可用資源空間中最優(yōu)的狀態(tài)矢量。
[0010]在上述技術方案的基礎上，所述步驟資源元素包括頻譜資源元素、終端資源元素，接入點資源元素，中繼節(jié)點資源元素，和中繼鏈路資源元素。[0011]在上述技術方案的基礎上，在所述步驟S2中，所述步驟資源元素包括頻譜資源元素、終端資源元素，接入點資源元素，中繼節(jié)點資源元素，和中繼鏈路資源元素。
[0012]在上述技術方案的基礎上，所述資源分配算法包括輪詢資源分配算法，貪婪資源分配算法和比例公平資源分配算法，在給定某一性能指標最優(yōu)化的前提下，選取最優(yōu)的ー個或ー組資源矢量。
[0013]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明通過數(shù)學空間理論解決認知網絡資源管理過程，通過在資源空間中建立資源狀態(tài)超曲面，并通過約束條件判斷可用的資源狀態(tài)矢量，再根據(jù)形成的可用狀態(tài)超曲面張成可用資源空間區(qū)域，最后通過資源分配算法找出最優(yōu)矢量，在可用資源空間中選取性能最佳矢量作為滿足通信需求的分配結果，指派給通信系統(tǒng)進行實際的重構配置和具體通信過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法流程圖；
[0015]圖2為本發(fā)明應用示例示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1是本發(fā)明一種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法流程圖。其包括步驟S1:在認知網絡資源元素構成的資源空間中，用狀態(tài)矢量的形式表示認知網絡系統(tǒng)感知獲取的資源狀態(tài)信息，并使所有的資源狀態(tài)矢量集合構成多維資源空間中的超曲面。
[0017]由于認知網絡資源能夠被分解成不同的資源元素，所以以不同的資源元素狀態(tài)可以組合成為認知網絡的資源狀態(tài)?；谫Y源空間模型，對于頻譜資源元素，將每一次感知到的實際頻譜狀態(tài)信息用矢量的形式表示，所有的這類真實狀態(tài)矢量的集合可以構成頻譜資源元素的狀態(tài)矢量集合RSsp6rtraffl。同理，基于資源空間模型，其他的資源元素，包括終端資源元素，接入點資源元素，中繼節(jié)點資源元素，和中繼鏈路資源元素也可以根據(jù)感知獲取信息構成相應的真實狀態(tài)矢量集合，分別表示為
RSterminaaccess-node relay-node relay-1 ink
于這些資源元素的真實狀態(tài)矢量，可以在資源空間中形成具有真實狀態(tài)意義的認知網絡資源矢量集合，表示為RS?。從數(shù)學角度來講，這樣的認知網絡資源狀態(tài)矢量集合構成了多維資源空間中的超曲面。這個過程可以表示為:
[0018]RScn = SURFACE (RSterfflinal, RS spectrum Raccess-node? Rrelay-node Rrelay-link)
[0019]函數(shù)SURFACE (.)表示由狀態(tài)矢量參數(shù)在多維空間中形成的超曲面，其中所有的狀態(tài)矢量是通過認知網絡的感知而得到的。
[0020]S2:根據(jù)通信業(yè)務的需求形成判斷資源狀態(tài)可用性的約束條件，并用所述約束條件判斷資源狀態(tài)超曲面上的每個狀態(tài)矢量是否符合約束條件。并且所有滿足約束條件的狀態(tài)矢量的集合構成了資源狀態(tài)超曲面的子集，其為可用資源狀態(tài)超曲面。
[0021]為了進行通信資源的分配，認知網絡必須根據(jù)感知獲取的資源狀態(tài)，判斷具體的資源現(xiàn)狀是否能夠滿足通信業(yè)務的需求。因此，需要根據(jù)通信業(yè)務的需求形成判斷資源狀態(tài)可用性的約束條件?；谶@個約束條件，形成的資源狀態(tài)超曲面上的每個狀態(tài)矢量被度量和判斷，進而被分成兩部分:一部分狀態(tài)表示在當前情況下沒有資源能用來通信，另一部分表示在當前情況下尚存在資源被利用的余地。這樣，表示還存在可利用的通信資源的部分狀態(tài)被稱為可用資源狀態(tài)。在資源空間中形成的資源狀態(tài)超曲面中，所有具有可用資源余地的狀態(tài)矢量的集合形成了超曲面的子集，這個過程可表示為:
[0022]
【權利要求】
1.一種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法，其特征在于:包括以下步驟: Si在認知網絡資源元素構成的資源空間模型中，用狀態(tài)矢量的形式表示認知網絡系統(tǒng)感知得到的資源狀態(tài)，并使用所有資源狀態(tài)矢量形成的集合構成多維資源空間中的超曲面； S2根據(jù)通信業(yè)務的需求形成判斷資源狀態(tài)可用性的約束條件，并用所述約束條件判斷資源狀態(tài)超曲面上的每個狀態(tài)矢量是否符合該約束條件，將選取出來的符合條件的狀態(tài)矢量集合構成可用資源狀態(tài)超曲面； S3將步驟S2中形成的可用資源狀態(tài)超曲面張成資源空間中的所有符合約束條件的資源矢量區(qū)域范圍，形成可用資源空間； S4設定資源分配算法，并用所述資源分配算法選出所述可用資源空間中最優(yōu)的狀態(tài)矢量。
2.如權利要求1所述的ー種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法，其特征在于:所述步驟資源元素包括頻譜資源元素、終端資源元素，接入點資源元素，中繼節(jié)點資源元素，和中繼鏈路資源元素。
3.如權利要求1所述的ー種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法，其特征在于:在所述步驟S2中，所有狀態(tài)矢量被分為兩部分，其中一部分表示在當前資源狀態(tài)下沒有資源用來通信，另一部分為當前狀態(tài)下有資源用來通信的矢量。
4.如權利要求1所述的ー種基于資源空間矢量運算的認知網絡資源管理方法，其特征在于:所述資源分配算法包括輪詢資源分配算法，貪婪資源分派算法和比例公平資源分配算法。
【文檔編號】H04L12/911GK103441956SQ201310385813
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權日:2013年8月29日
【發(fā)明者】劉勤, 李釗, 陳紫晨, 黃鵬宇, 趙林靖, 劉偉, 李建東, 楊春剛 申請人:西安電子科技大學