1.一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:认知异构网络中多个主用户分别占用不同主频带进行通信,各主频带划分为多个子信道,每个从用户可占用一个子信道进行通信;若某主频带的主用户发起信息传输,处于对应子信道的从用户需切换至其他信道或在当前信道等待;
具体包括以下步骤:
步骤一:中断从用户切换变量及功率分配变量,分别以xmn,Pmn标识第m个中断从用户切换至第n个目标信道的切换变量及对应的发送功率;
步骤二:根据各中断从用户切换类型计算切换至不同信道对应的切换时延,以 标识第m个中断从用户切换至第n个目标信道对应的切换时延;
步骤三:基于主从用户业务特性,建立各网络各信道排队模型,计算各中断从用户在不同信道的等待时延,以 标识第m个中断从用户切换至第n个目标信道对应的等待时延;
步骤四:根据中断从用户业务负荷及信道特性计算切换至不同目标信道对应的传输时间,以 标识第m个中断从用户切换至第n个目标信道对应的传输时间;
步骤五:根据各中断从用户业务需求确定切换候选信道;
步骤六:根据各中断用户的切换时延、等待时延、传输时间计算其切换至不同目标信道的总传输时延,第m个中断从用户切换至第n个目标信道对应的总传输时延为:步骤七:根据各子信道特性及中断从用户的传输特性计算从用户的能效,以ηmn标识第m个中断从用户切换至第n个目标信道对应的能效, 其中,Rmn为第m个中断从用户切换至第n个目标信道对应的传输速率;
步骤八:调用公式 计算各中断用户对应各候选信道
总传输时延T及总能效η,基于中断从用户总传输时延最小化及总能效最大化优化确定各中断用户切换信道及传输功率分配策略。
2.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤一中,定义中断从用户切换变量xmn∈{0,1},m=1,2,...,M,n=1,2,...,N,其中,M为中断用户数,N为系统中所有子信道数目,xmn=1表示第m个中断从用户切换至第n个子信道,定义Pmn为第m个中断从用户在第n个信道的传输功率。
3.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤二中,中断从用户可选择驻留当前信道或执行频谱切换;若执行频谱切换,根据切换前后网络类型,切换类型分为网络内切换及网络间切换。
4.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤三中,基于M/G/1排队模型对网络中各信道进行建模,各信道的排队模型包括高优先级和低优先级两个队列,主、从用户到达时分别进入高、低优先级队列排队;仅当高优先级队列中的用户均结束通信,低优先级队列的用户才可使用频谱资源进行通信,同等优先级队列内遵循先到先服务原则;被中断从用户的优先级较普通从用户高,因此,当被中断从用户切换至目标信道时,将位于目标信道低优先级队列中其他切换从用户之后、普通从用户之前。
5.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤四中,调用公式 计算第m个中断从用户在信道n上的传输速率,其中,Bn表示第n个信道的带宽,hmn表示第m个中断从用户在第n个信道的传输增2
益,σ表示信道噪声功率;调用公式 计算第m个中断从用户在信道n上的传输时间,其中,Lm表示第m个中断从用户数据包长度。
6.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤五中,各中断从用户依据业务需求确定切换候选信道具体为从用户选择驻留当前信道或切换至其他信道应满足中断时间低于用户最大可接受时延,且传输速率高于用户最低速率需求;定义第m个中断从用户在信道n上的中断时间 若满足则可将信道n作为第m个中断用户的切换候选信道,其中,
为第m个中断从用户可接受的最大中断时间, 为第m个中断从用户可接受的最小传输速率。
7.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤六中,调用公式 计算第m个从用户在第n个信道的总传输时延。
8.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤七中,调用公式 计算第m个从用户在第n个信道上传输的能效。
9.根据权利要求1所述的一种认知异构网络联合频谱切换与功率分配方法,其特征在于:在步骤八中,基于中断从用户总传输时延最小化及总能效最大化准则进行切换目标信道及传输功率联合优化分配,具体步骤包括:
1)调用公式 计算各中断用户对应各候选信道总传输
时延T,总能效η;
2)基于中断从用户总传输时延最小化准则确定局域频谱切换及功率分配联合优化策min略 对应最小总传输时延为T ;
3)基于中断从用户能效最大化准则确定局域频谱切换及功率分配联合优化策略max对应优化最大总能效为η ;
4)调用公式 其中,α为时延系数,
确定对应最小 的频谱切换及功率分配联合优化策略 为全局最优策略,即: