【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于移动通信领域，具体是认知无线电网络中的动态信道预留方法。
技术介绍
1、近年来随着经济和科技的发展，人们逐渐习惯于依靠移动终端来传递和分享信息，这使得移动终端多媒体业务日益丰富，同时也促进了无线移动通信技术的飞速发展。未来手持终端设备的数量将不断增加，对频谱资源的高效分配提出了巨大的挑战。移动互联网的到来，促进了流量的爆发式增长，日益增长的带宽需求与有限的频谱资源仍然是当前无线移动通信技术的主要矛盾，怎样充分利用无线频谱资源，提高频谱利用率已成为当前无线通信领域的重大问题。
2、认知无线电网络被认为是缓解频谱资源稀缺的关键技术，未授权的次用户可以通过机会式的方式接入授权用户即主用户的频段传输数据，提高信道利用率。然而认知无线电网络在提高信道利用率的同时也带来了一些问题，即主用户可能会对次用户产生中断，导致次用户掉线。对于某些用户而言数据传输中断可能比阻塞更加难以忍受。接纳控制算法中的信道预留策略是解决该问题的一种有效手段，它通过为主用户预留一部分信道，可以降低因发生频谱切换导致掉线的概率，并且预留信道可以有效解决用户冲突和阻塞之间的权衡问题。
3、目前，已有许多学者就如何提高用户服务质量，对信道预留方案进行了大量研究。文献[a.t.el-toukhey,a.a.ammar,m.m.tantawy and i.f.tarrad.performance analysisof different opportunistic access based on secondary users prior
4、文献[tamal chakraborty,iti saha misra.design and analysis of channelreservation scheme in cognitive radio networks[j].computers&electricalengineering,2015,42:148-167]中分析模型被设计为通过为主用户预留适当数量的信道来确定次用户的吞吐量减少和切换次数增加之间的最优权衡。仿真模型中的比较性能评估反映了无干扰传输情况下，次用户的中断、切换和阻塞概率显著降低。文献[tamalchakraborty,iti saha misra.design and analysis of channel reservation schemein cognitive radio networks,computers&electrical engineering,volume 42,2015,pages 148-167]中基于次用户可保持性和次用户信道可用性设计一种动态信道预留算法，并根据接入用户对信道可保持性和信道可用性的倾向确定两种工作模式，根据传入的业务请求选择其一确定预留信道。
5、在上述静态信道预留算法或动态信道预留算法中，仅从用户的角度设计预留信道方案，没有考虑信道整体的接入情况，并且可能会出现预留信道过量导致浪费频谱资源，或者预留信道不足导致无法有效减少用户冲突造成的吞吐量损失。因此，通过收集信道数据对信道中主用户的活跃程度进行评估，根据主用户活跃度设置一个预留信道下界，为主用户提供对信道的最低需求，并以预留信道下界为基准设计一种动态信道预留算法，减少用户之间的冲突，提高信道利用率。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于信道评估的动态信道预留方法。本专利技术的技术方案如下：
2、基于信道评估的动态信道预留方法，其包括以下步骤：
3、101、基站控制中心收集信道数据。信道被划分为连续的预留周期，基站控制中心以预留周期为单位检测信道中主用户到达率、主用户与次用户的碰撞次数和信道繁忙度等相关信息；
4、102、根据步骤101得到的检测结果，基站控制中心评估信道可用度。采用模糊综合评价法，基站控制中心将检测得到的三个指标因素通过模糊逻辑运算得到综合评价结果，以此评估信道对次用户的可用度。
5、103、根据步骤102评估的信道可用度结果，计算预留信道下界。信道可用度比较高时，预留信道下界设置为0，以提高次用户接入信道的机会；否则预测下一预留周期的主用户活跃时间，并计算信道占空比，最后综合信道可用度与信道占空比确定预留信道下界；
6、104、根据步骤103得到的预留本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，所述步骤101基站控制中心划分预留周期并检测信道数据；
3.根据权利要求2所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，若主用户到达时没有空闲信道可用，为了优先保证主用户的服务，此时主用户会中断某个次用户正在使用的信道，并占用该信道，我们称主用户与次用户发生了冲突，次用户被主用户中断。预留周期内次用户中断概率表示为Θ，Θ越大，说明次用户能成功完成数据传输的概率越小，信道可用度越小。
4.根据权利要求2所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，主用户到达率定义为单位时间内信道中接入主用户的数量，主用户到达率越高，预留周期内接入信道的主用户数量越多，需要为主用户预留的信道越多，对次用户的信道可用度就越小。主用户到达率计算公式为：
5.根据权利要求2所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，根据所述步骤101收集得到的信道相关数据，所述步骤102通过模糊综合评价法对信道可用度进行评估；通过主用户到达率Δ、用户冲突次数Θ、信道繁忙度Ψ三个参数对当前预留周期的信道可用度进行综合评估。
7.根据权利要求6所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，模糊综合评价法是一种基于模糊数学的多因素决策方法，被用于解决多指标的评价问题，其主要的思想是将各因素的权重，评语和贡献值用模糊数来表达，通过模糊逻辑运算，得到最终的综合评价结果，主要包括以下五个步骤：
8.根据权利要求1所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，所述步骤103根据步骤102评估的信道可用度计算预留信道下界。
9.根据权利要求8所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，信道可用度“高”时，说明信道中仅有很少的主用户在使用信道，存在较多的频谱空洞，信道利用率严重不足，将预留信道下界Rmin设置为0，最大化保留非预留信道，提高次用户接入信道的机会以提高信道利用率。信道可用度为“中”时或者“高”时，预留信道下界Rmin由信道可用度和下一预留周期的信道占空比综合决定。基站控制中心通过记录的历史数据信息可以估计出下一预留周期内主用户的活跃时间，进而计算出下一预留周期的信道占空比，最终确定预留信道下界Rmin。
10.根据权利要求9所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，基站控制中心从数据库中获取历史预留周期的主用户活跃时间，然后通过二次指数平滑法估计下一预留周期的主用户活跃时间。二次指数平滑法是对一次指数平滑的再平滑，是在移动平均法基础上发展起来的一种时间序列分析预测法，它是通过计算指数平滑值，配合一定的时间序列预测模型对现象的未来进行预测。其原理是任一期的指数平滑值都是本期实际观察值与前一期指数平滑值的加权平均。通过二次指数平滑法估计主用户的活跃时间，步骤如下：
11.根据权利要求10所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，计算下一预留周期内主用户的信道占空比，以此衡量信道内用户的活跃等级。主用户信道占空比指的是预留周期内信道中主用户处于活跃状态的时间比例，计算公式为：
12.根据权利要求11所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，根据主用户信道占空比判断主用户活跃度d。主用户活跃度共分为M个级别，表示为c0＜c1＜…＜cr＜…cM，其中0＜cr＜1,c0＝0,c1＝1。如果cr≤DC＜cr+1，则主用户活跃度d＝r。
13.根据权利要求8所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，信道可用度为“中”时，为了保证主用户对信道的最低需求，设置预留信道下界Rmin＝d；信道可用度为“低”时，次用户与主用户发生冲突的概率很高，此时需要尽可能减少主用户对次用户的中断行为，避免吞吐量损失，设置预留信道下界Rmin＝max{Rmin,d}。
14.根据权利要求1所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，进一步的，步骤104根据步骤103得到的预留信道下界划分预留信道。主用户发起业务请求或完成业务结束信道服务时，基站控制中心以预...
【技术特征摘要】
1.一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，所述步骤101基站控制中心划分预留周期并检测信道数据；
3.根据权利要求2所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，若主用户到达时没有空闲信道可用，为了优先保证主用户的服务，此时主用户会中断某个次用户正在使用的信道，并占用该信道，我们称主用户与次用户发生了冲突，次用户被主用户中断。预留周期内次用户中断概率表示为θ，θ越大，说明次用户能成功完成数据传输的概率越小，信道可用度越小。
4.根据权利要求2所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，主用户到达率定义为单位时间内信道中接入主用户的数量，主用户到达率越高，预留周期内接入信道的主用户数量越多，需要为主用户预留的信道越多，对次用户的信道可用度就越小。主用户到达率计算公式为：
5.根据权利要求2所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，使用信道繁忙度ψ表示信道平均繁忙程度。信道繁忙度计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，根据所述步骤101收集得到的信道相关数据，所述步骤102通过模糊综合评价法对信道可用度进行评估；通过主用户到达率δ、用户冲突次数θ、信道繁忙度ψ三个参数对当前预留周期的信道可用度进行综合评估。
7.根据权利要求6所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，模糊综合评价法是一种基于模糊数学的多因素决策方法，被用于解决多指标的评价问题，其主要的思想是将各因素的权重，评语和贡献值用模糊数来表达，通过模糊逻辑运算，得到最终的综合评价结果，主要包括以下五个步骤：
8.根据权利要求1所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，所述步骤103根据步骤102评估的信道可用度计算预留信道下界。
9.根据权利要求8所述的一种认知无线电网络中基于信道评估的动态信道预留方法，其特征在于，信道可用度“高”时，说明信道中仅有很少的主用户在使用信道，存在较多的频谱空洞，信道利用率严重不足，将预留信道下界rmin设置为0，最大化保留非预留信道，提高次用户接入信道的机会以提高信道...
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