1.一种动态认知异构网络的联合时频域切换方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:查询动态认知异构网络中的主用户占用时隙信道的历史信息,通过主用户业务到达及持续时间预测得到主用户的时频域资源占用信息;
步骤二:对主用户信道内的认知用户定义时频域切换变量;定义优化变量βmn∈{0,1},βmn=1表示认知用户在时隙m占用第n个信道,否则,βmn=0;
步骤三:计算认知用户切换至其他信道的切换时延 tcs表示相邻频率的
硬件切换时延参数,Δmn表示第m个时隙使用第n个信道与m-1时隙使用信道n'的频率间距的绝对差;
步骤四:计算认知用户第m个时隙传输的时频域传输数据量
步骤五:根据步骤二、步骤三及步骤四确定认知用户传输业务量限定条件;
其中,1≤N0≤N,1≤M0≤M,L(S)表示认知用户拟传输的总业务
量,αmn表示主用户在时隙m对信道n的占用情况;
步骤六:将步骤五建模认知用户时频切换问题为带权简单有向图,基于Dijkstra算法确定最大权值路径;
步骤七:基于最大权值路径权值信息确定认知用户联合时频域切换策略,根据切换策略进行切换。
2.根据权利要求1所述的动态认知异构网络的联合时频域切换方法,其特征在于:在步骤一中,根据主用户业务到达及持续时间历史信息各个信道主用户占用时隙状态具体为:令αmn为主用户在时隙m对信道n的占用情况,m=1,2,...,M,n=1,2,...,N,其中,M表示系统的时隙数,N表示认知异构网络系统的信道数,每个主用户的授权频带间是互不干扰的,αmn=1表示主用户在时隙m占用信道n,αmn=0表示主用户在时隙m未占用信道n。
3.根据权利要求1或2所述的动态认知异构网络的联合时频域切换方法,其特征在于:
在步骤三中,若主用户占用信道n的m时隙,则在该信道通信的认知用户需要切换至其他信道,假设该认知用户在m时隙使用第n个信道,m-1时隙使用信道n',且第n个信道使用的频率是f,第n'个信道使用的频率是f';根据公式Δmnn'=|f-f′|得到第m个时隙使用第n个信道与m-1时隙使用信道n'的频率间距的绝对差;定义认知用户在时隙m从信道n'切换至信道n的切换时延 根据公式 确定认知用户的切换时延,其中,tcs表示相邻频率的硬件切换时延参数。
4.根据权利要求3所述的动态认知异构网络的联合时频域切换方法,其特征在于:步骤四中计算认知用户第m个时隙传输的时频域传输数据量 具体为:假设认知用户频谱切换只能发生在时隙的开始,认知用户在第m个时隙传输的数据量 可由得到,其中,Lmn表示认知用户在第m个时隙第n个信道完整传输的数据量,由公式 得到,其中hmn表示认知用户在第m个时隙使用第n个信道的信道2
增益,P0表示认知用户的传输功率,σ表示噪声功率,Bn表示第n个信道的带宽,T0表示时隙长度。
5.根据权利要求3所述的动态认知异构网络的联合时频域切换方法,其特征在于,所述步骤六:将步骤五建模认知用户时频切换问题为带权简单有向图,基于Dijkstra算法确定最大权值路径具体包括:令该带权简单有向图为G=<V,E,L,T>,其中,顶点V为认知用户各次切换候选信道集合;边E代表认知用户从信道 切换至信道 即 0≤i≤C(max)-1,1≤j1≤N,1≤j2≤N,j1≠j2,C(max)为最大切换次数;L及T示为链路权重,分别表示用户两次切换之间传输的数据量及传输时延; 表示认知用户第i次切换至信道 权重 代表认知用户第i次切换时从信道 切换至信道 后信道 传输的数据量; 表示认知用户从信道 切换至信道 前在信道 的传输时延, 为认知用户首次切换前所在信道,L0表示认知用户首次切换前所传输的数据量。
6.根据权利要求5所述的动态认知异构网络的联合时频域切换方法,其特征在于,所述基于Dijkstra算法确定最大权值路径具体为:基于Dijkstra算法确定 与除 以外的一跳邻居之间链路中的最大权值链路,若该链路权值大于L(S)-L0,则选择该链路为切换目标链路,链路对应的切换时隙及信道即为认知用户时频切换策略;若不存在,则在 的两跳链路中基于Dijkstra算法确定权值最大路径,若该路径权值大于L(S)-L0,则选择该路径为切换目标链路,该路径对应的切换时隙及信道即为认知用户时频切换策略;若不存在,则在 的三跳链路确定最大权值路径,重复上述过程,直至满足目标链路权值大于L(S)-L0,算法结束。