[发明专利]异构网络融合场景下的联合式动态频谱分配方法

摘要

本发明公开了一种异构网络融合场景下的联合式动态频谱分配方法，具体包括如下步骤（1）将各个无线通信网络的频谱资源汇集为一个矢量频谱资源库；（2）对矢量频谱资源库，按照“先优化网间频谱分配，在优化网间频谱分配后，再对网内频谱进行二次优化”的频谱分配优化策略，建立联合式动态频谱分配通用模型；（3）使用人工智能方法求解联合式动态频谱分配模型。本发明提供的异构网络融合场景下的联合式动态频谱分配方法，从提高整个异构网络系统的频谱资源利用率角度出发，考虑了网间和网内频谱资源协同分配优化问题，对发展绿色通信提供了有力的支持，能够找出最优的频谱优化分配方案。

主权项

异构网络融合场景下的联合式动态频谱分配方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)使用统一的异构网络频谱资源特征描述和表达方法，将各个无线通信网络的频谱资源汇集为一个矢量频谱资源库；(2)对矢量频谱资源库，按照“先优化网间频谱分配，在优化网间频谱分配后，再对网内频谱进行二次优化”的频谱分配优化策略，建立联合式动态频谱分配通用模型；“先优化网间频谱分配，在优化网间频谱分配后，再对网内频谱进行二次优化”的频谱分配优化策略，具体包括如下步骤：(2a)设整个异构网络系统的总频谱资源为A，在该异构网络中存在m个无线通信网络，第j个无线通信网络按照通信政策获得比例为wj的授权频谱资源为Rj，即：Σj=1mRj=A,Σj=1mwj=1,wj·A=Rj]]>(2b)设在时间周期θ内，每个无线通信网络所获得的授权频谱资源是恒定的，在该时间周期θ内，授权频谱资源分配的函数记为f(A)，频谱资源在每个无线通信网络中的分配情况为：f(A)＝＜w1,w2,...,wj,...,wm＞；(2c)在该时间周期θ用尽前，检测各个无线通信网络的频谱利用率，进行网间动态频谱分配：对频谱利用率低于设定阈值Φ1的无线通信网络，回收其获得的授权频谱资源的一部分，将回收的频谱资源重新分配给频谱利用率高于设定值Φ2的无线通信网络；网间动态频谱分配的分配原则为：仅在相邻无线通信网络间进行频谱的重新分配，即：若第i个无线通信网络的频谱利用率低于设定阈值Φ1，第i+1个无线通信网络的频谱利用率高于设定阈值Φ2，则把第i个无线通信网络的频谱资源wi·(1‑Φ1)分配给无线通信网络i+1；将网间频谱资源重新分配的函数记为g(f(A))，获得的下一个时间周期θ的频谱资源在每个无线通信网络中的分配情况为：g(f(A))＝＜g(w1),g(w2),...,g(wj),...,g(wm)＞；其中，Φ2≥Φ1；(2d)在时间周期θ内的一个小的时间周期T内，T＜＜θ，利用认知无线电技术动态感知每个频谱资源的利用情况；设第j个无线通信网络的频谱资源Rj的各个信道在t时段内的信道状态描述记为t＜＜T，n为频谱资源Rj的信道个数；某主用户拥有的空闲频谱段为1＜s≤v＜n，此时该频谱段的信道状态描述记为在当前时间周期T用尽前，某次用户通过网内动态频谱分配机制获取该主用户的空闲频谱段的使用权，此时该频谱段的信道状态描述变换成网内频谱资源重新分配的函数记为(2e)综合步骤(2c)和步骤(2d)获得联合式动态频谱分配通用模型如下：θ:gAθ→g(f(A))]]>g(f(A))＝＜g(w1),g(w2),...,g(wj),...,g(wm)＞T:hAT→h(Rj)]]>h(Rj)=h(XRjt)=h(xrj1txrj2t...xrjnt)]]>上述模型是一个与时间有关的双层优化模型，双层优化模型通过时间周期T和θ建立关联：上层实现网间动态频谱资源优化，主要优化每个无线通信网络获得的频谱资源占总频谱资源A的比例；下层实现网内动态频谱资源优化，实现对主用户的授权频谱资源的空闲频段进行二次分配；(3)使用人工智能方法求解联合式动态频谱分配通用模型，获得最优的联合式动态频谱分配方案；(4)在仿真环境下，对求出的联合式动态频谱分配方案进行验证、评估，获取评估数据，修正联合式动态频谱分配通用模型的相关参数，获得联合式动态频谱分配优选模型；(5)求解联合式动态频谱分配优选模型，获得最终的联合式动态频谱分配方案。