基于頻譜感知的異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于頻譜感知的異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò) 資源分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當今，復(fù)雜的無線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)面臨許多挑戰(zhàn)，不僅網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量越來越多，服務(wù) 類型和需求也是越來越多樣化，單一無線通信技術(shù)已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)與語音通信要求，而 以頻譜為代表的無線資源本身愈來愈成為一種稀缺、同時又是用戶想方設(shè)法獲得的資源。 由此表現(xiàn)出3個主要挑戰(zhàn)：第一、如何解決一方面網(wǎng)絡(luò)資源不夠使用，而另一方面網(wǎng)絡(luò)資源 的實際利用率又非常低矛盾；第二、多個網(wǎng)絡(luò)存在時，如何在滿足用戶一定的服務(wù)質(zhì)量要求 下，快速建立分處于不同網(wǎng)絡(luò)中用戶的端到端通信渠道；第三、如何在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，使 通信終端在盡可能少的人為操作下，自適應(yīng)的完成組網(wǎng)，從而提高網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)健性和網(wǎng) 絡(luò)維護的效率。異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為上面問題提供了很好的解決方向。異構(gòu)認知無線 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指以提供端到端用戶服務(wù)質(zhì)量保證為目標，通過對無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的交互感 知作用，進行智能規(guī)劃、決策和調(diào)度、自組織的實現(xiàn)組網(wǎng)并自適應(yīng)于具體無線通信環(huán)境，有 效地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的管理和使用狀況，不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率、提供無線電通 信兼容性和自適應(yīng)于無線網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)變化，更能適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境下通信資源和通信 手段的限制與反限制、攻擊與保護等。認知網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用相當廣泛，其中無線資源分配機制是 異構(gòu)認知網(wǎng)絡(luò)重要研究領(lǐng)域。
[0003] 例如，現(xiàn)有技術(shù)的專利1(基于線性價格機制的異構(gòu)多認知網(wǎng)絡(luò)框架的資源配置 方法，重慶大學(xué)，公開號CN104244258A，申請?zhí)朇N201410498705,申請日2014. 09. 25)公開 了一種基于線性價格機制的異構(gòu)多認知網(wǎng)絡(luò)框架的資源配置方法，所述框架針對認知終端 帶寬需求存在差異，將用戶帶寬需求差異用信道傳輸特性表征，將資源配置過程分解為三 階段：1.認知無線網(wǎng)絡(luò)確定向主無線網(wǎng)絡(luò)租用帶寬；2.認知無線網(wǎng)絡(luò)確定認知終端使用帶 寬單價；3.認知終端通過比較接入不同網(wǎng)絡(luò)時自己的效用，選擇能最大化自身效用的網(wǎng)絡(luò) 接入。在資源配置過程中，無需先驗信息，能適應(yīng)異構(gòu)多認知無線網(wǎng)絡(luò)共存環(huán)境；既考慮終 端需求之間的差異性，又考慮信道資源的異質(zhì)性，既能充分、有效、合理利用主無線網(wǎng)絡(luò)擁 有的頻譜資源，又能均衡各認知無線網(wǎng)絡(luò)之間的負載，發(fā)揮各認知無線網(wǎng)絡(luò)的功能）。
[0004] 又如現(xiàn)有技術(shù)中的專利2 ( -種動態(tài)認知網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，重慶郵電大學(xué)，公開 號CN104093209A，申請?zhí)朇N201410355925,申請日2014. 07. 24)公開了一種動態(tài)認知網(wǎng)絡(luò) 資源分配方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法基于主用戶歷史信息和業(yè)務(wù)特性預(yù)測主用 戶授權(quán)頻帶占用情況，根據(jù)頻譜預(yù)測信息及從用戶業(yè)務(wù)需求信息，認知基站執(zhí)行從用戶頻 譜及功率聯(lián)合優(yōu)化分配，以實現(xiàn)從用戶聯(lián)合能效最大化及切換次數(shù)最小化。該方法綜合考 慮了認知網(wǎng)絡(luò)主用戶頻帶占用狀態(tài)，從用戶業(yè)務(wù)需求及頻帶間切換所產(chǎn)生的切換代價，基 于網(wǎng)絡(luò)能效最大化準則執(zhí)行聯(lián)合資源分配，在保障從用戶業(yè)務(wù)需求、減少切換導(dǎo)致的性能 下降的同時，實現(xiàn)了從用戶聯(lián)合能效優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種基于頻譜感知的異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，利用該方法可 在保證初級用戶服務(wù)條件下，以次級用戶速率最大化為目標，對異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)資源進 行分配，高效、可靠，顯著提高認知無線網(wǎng)絡(luò)中次級用戶的總速率。
[0006] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：
[0007] -種基于頻譜感知的異構(gòu)認知網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1、智能集中控制器收集異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)中可用的無線資源；
[0009] 步驟2、智能集中控制器收集用戶設(shè)備的資源使用申請；以及
[0010] 步驟3、智能集中控制器采用有領(lǐng)導(dǎo)機制的混合蛙跳算法對異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)中 的資源進行分配。
[0011] 進一步的實施例中，前述步驟3中國的資源分配的示例性實現(xiàn)包括如下步驟：
[0012] 步驟3. 1、初始化有領(lǐng)導(dǎo)機制的混合蛙跳算法的參數(shù)；
[0013] 步驟3. 2、隨機初始化青蛙種群、粒子群種群；
[0014] 步驟3. 3、將青蛙種群根據(jù)分組算子分成若干個模因組，記錄全局最優(yōu)解和每個模
[0015] 因內(nèi)最差和最好位置；
[0016] 步驟3. 4、粒子群在全局最優(yōu)解附近進行局部搜索；
[0017] 步驟3. 5、更新每個模因組的最差個體，直到最大組內(nèi)迭代次數(shù)；
[0018] 步驟3. 6、重復(fù)步驟3. 3?3. 5,直至最大迭代次數(shù)，輸出最優(yōu)個體解。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：
[0020] (1)采用有領(lǐng)導(dǎo)機制的混合蛙跳算法進行資源分配，滿足資源分配要求；
[0021] (2)保證初級用戶服務(wù)條件下，以次級用戶速率最大化為目標；
[0022] (3)為高效利用異構(gòu)認知網(wǎng)絡(luò)中無線資源提供技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)資源分配流程圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)資源分配示意圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明有領(lǐng)導(dǎo)機制的混合蛙跳算法流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0027] 結(jié)合圖1，本發(fā)明基于頻譜感知的異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，包括以下步 驟：
[0028] 步驟1、智能集中控制器收集異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)中可用的無線資源；
[0029] 步驟2、智能集中控制器收集用戶設(shè)備的資源使用申請；
[0030] 步驟3、采用有領(lǐng)導(dǎo)機制的混合蛙跳算法對資源進行分配。
[0031] 本例中，前述步驟1中，所述的智能集中控制器收集異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)中可用的 無線資源，無線帶寬被分成若干個0FDM子信道。
[0032] 結(jié)合圖2所示的資源分配示意圖以及圖3所示的有領(lǐng)導(dǎo)機制的混合蛙跳算法流程 圖，前述步驟3總的資源分配包括：步驟3. 1、初始化有領(lǐng)導(dǎo)機制的混合蛙跳算法的參數(shù)；
[0033] 步驟3. 2、隨機初始化青蛙種群、粒子群種群；
[0034] 步驟3. 3、將青蛙種群根據(jù)分組算子分成若干個模因組，記錄全局最優(yōu)解和每個模
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