以用户为中心面向服务的频谱切换与信道选择机制研究

发布时间：2020-09-17 19:46

　　在认知无线电网络中,不同业务对于QoS的要求各不相同,用户业务与信道特性之间的匹配程度会影响到通信的质量。另一方面,次级用户的时延需求也不尽相同,一些业务为时延敏感型业务,如视频会议等;一些业务为非时延敏感型业务,如文本消息等,因此,为不同业务类型次级用户设置不同优先级来接入信道,对提高时延敏感型业务的服务质量显得尤为重要。本文对认知无线网络中面向服务的信道选择与频谱切换机制进行研究,论文的主要工作如下:1.在异构认知无线网络中,针对当前信道选择未充分考虑频谱资源的多样性和区分性,导致次级用户所选择的信道资源与其业务类型不匹配的问题,提出一种信道选择机制。首先充分考虑不同业务类型的次用户对信道的需求不同,同时兼顾次用户对主网络所产生的干扰,设计并定义了一个用来表征整体信道选择匹配度的参数S,并把S抽象成一个目标函数;其次,基于高效率的改进遗传算法,对S目标函数进行最优化求解,以期最大化信道选择匹配度。最后,分别从算法迭代次数、主用户出现概率、次用户数目,对整体信道选择匹配度进行验证,结果表明该算法能在次用户对主网络造成的干扰尽可能小的条件下,为一组次用户选择符合其业务特征的信道资源,系统的整体满意度得到了提升。2.为满足次用户不同时延需求并提高信道利用率,提出一种基于次用户分级的PRP M/G/m排队论频谱切换模型。首先,根据业务的不同时延需求,对次用户进行分级评价,将次用户分为时延敏感型和非时延敏感型用户,时延敏感型次用户具有更高的优先级来接入信道。其次,采用PRP M/G/m排队论来构建基于用户分级的频谱切换模型。同时推导和分析了该模型下不同优先级次用户扩展数据传输时间,进而提出了面向各级次用户自适应频谱切换策略。仿真结果表明,相较于现有频谱切换策略,该模型能有效降低次用户切换时延以及扩展数据传输时间,保证高优先级次用户的QoS,提升了次用户频谱切换的综合性能。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN925
【部分图文】：

拓扑结构图,无线网络,信道,信道选择

图 2. 1 认知无线网络拓扑结构图4]采用图论建立信道选择模型，信道个数为 K，主用户个数为 N，通过以下几个矩阵描述信道选择问题：频谱矩阵户占用某信道，在其功率覆盖范围内，次用户不能使用该信不可用，表示为,0i jl ；否则，次用户可占用该信道，表示示为： , ,| 0,1i j i jN Kl l L 矩阵用频谱资源，可能存在多个次用户可占用的情况，若同时占冲突，干扰矩阵用来描述该冲突关系。对于信道 j，若认知1c c

系统框图,系统框图,使用情况,优先级

都绘制出相应的隶属度函数，下面是规则库的举例：若(速率为低)且(信道使用情况为高)且(优先级为低)，则(切换概率为非若(速率为高)且(信道使用情况为高)且(优先级为中)，则(切换概率为低)若(速率为低)且(信道使用情况为中)且(优先级为高)，则(切换概率为中)若(速率为中)且(信道使用情况为中)且(优先级为中)，则(切换概率为高)若(速率为高)且(信道使用情况为低)且(优先级为高)，则(切换概率为非

频谱,异构,无线网络,场景

每个主网络下有一定数量的信道，且同一网络下信信道上 PU 的到达行为抽象为二状态泊松过程，也即 ON-OFF这些信道，频谱共享方式为覆盖共享 Overlay 方式，即为了避免信道不能分配给 SU 使用。网络中有一个认知网络管理中心，集主网络以及 SU 的状态信息，并为所有的 SU 分配信道。异构宽带频谱检测来得到各网络下信道的占用情况，假设频谱检测完美检测出频谱空洞，从而给 SU 分配空闲的信道。假设分配周期相较于频谱环境变化时间很短，分配周期内各用。在每一个分配周期，SU 的业务类型分为两种：实时业务以及业务类型的差异，不同类型业务对费用 E 、带宽 B 、时延D 、着不同的需求，同时，不同类型网络信道的属性都可以用上述多章研究异构认知无线网络环境下具有不同业务类型的次用户网问题，所研究的场景如图 3.1 所示。

【参考文献】