一种选择次用户终端的方法及装置

申请号 CN201110091337.4 申请日 2011-04-12 公开(公告)号 CN102740305B 公开(公告)日 2017-10-03
申请人 中兴通讯股份有限公司; 发明人 黄清; 徐少毅; 周栋; 李岩; 刘星; 李峰;
摘要 本 发明 公开了一种选择次用户终端的方法,其特征在于,所述方法包括: 频谱 区域代理获取主用户终端的 位置 信息和业务类型信息;频谱区域代理获取各次用户终端的位置信息和QoS参数;频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端。本发明还公开了一种用于选择次用户终端的装置,本发明能够使得主用户终端在次用户终端的协作下,获取到更加可靠和高效的通信 质量 ,保证多个次用户终端竞争接入主用户终端空闲频谱时的公平性和有效性,实现主用户终端频谱公平、有效地使用。
权利要求

1.一种选择次用户终端的方法,其特征在于,所述方法包括:
频谱区域代理获取主用户终端的位置信息和业务类型信息;
频谱区域代理获取各次用户终端的位置信息和服务质量(QoS)参数;
频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端;
其中,所述频谱区域代理选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端,包括:
频谱区域代理预先构建对应主用户终端各业务类型的效用函数;
频谱区域代理根据所获取主用户终端的业务类型选择对应的效用函数,根据各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及所选择的效用函数进行计算,得到各次用户终端的接入概率,并将接入概率最大的次用户终端作为用于协作所述主用户终端进行通信的此用户终端;其中,所述业务类型对应的效用函数包括协作厌恶类型的效用函数和协作偏好类型的效用函数。
2.根据权利要求1所述选择次用户终端的方法,其特征在于,所述频谱区域代理获取各次用户终端的位置信息和QoS参数,为:
各次用户终端周期性的上报自身位置信息和QoS参数给频谱区域代理,使得频谱区域代理能够实时获取到各次用户终端的位置信息和QoS参数。
3.根据权利要求1所述选择次用户终端的方法,其特征在于,所述频谱区域代理选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端,包括:
预先在所述频谱区域代理构建对应各业务类型的、用于表示频谱分配算法的效用函数;
频谱区域代理根据所获取主用户终端的业务类型信息,调用对应的效用函数,对各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及主用户终端的位置信息进行分析,得到各次用户终端的接入概率,选取接入概率最大的次用户终端协作所述主用户终端进行通信。
4.根据权利要求1至3任一项所述选择次用户终端的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
5.根据权利要求4所述选择次用户终端的方法,其特征在于,所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端,包括:
所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,得到各次用户终端的接入概率,并根据所得到各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从所述多个次用户终端中选取次用户终端,将所述主用户终端空闲频谱的接入权分配给所选取的次用户终端。
6.根据权利要求4所述选择次用户终端的方法,其特征在于,
所述方法还包括:所述频谱区域代理将所得到各次用户终端的接入概率保存到自身;
所述频谱区域代理抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端,为:在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,所述频谱区域代理根据自身所保存各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从所述多个次用户终端中选取次用户终端,将所述主用户终端的空闲频谱接入权分配给所选取的次用户终端。
7.一种用于选择次用户终端的装置,其特征在于,所述装置包括:获取单元和选择单元,其中,
获取单元,用于获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及获取各次用户终端的位置信息和QoS参数;
选择单元,用于根据所述获取单元所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端;
其中,所述选择单元选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端,包括:
选择单元预先构建对应主用户终端各业务类型的效用函数;
选择单元根据所获取主用户终端的业务类型选择对应的效用函数,根据各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及所选择的效用函数进行计算,得到各次用户终端的接入概率,并将接入概率最大的次用户终端作为用于协作所述主用户终端进行通信的此用户终端;
其中,所述业务类型对应的效用函数包括协作厌恶类型的效用函数和协作偏好类型的效用函数。
8.根据权利要求7所述用于选择次用户终端的装置,其特征在于,所述获取单元包括第一获取模和第二获取模块,其中,
第一获取模块,用于从主用户终端获取所述主用户终端的位置信息和业务类型信息;
第二获取模块,用于接收各次用户终端周期性上报的位置信息和QoS参数,获取各次用户终端的QoS参数。
9.根据权利要求7至8任一项所述用于选择次用户终端的装置,其特征在于,所述选择单元,还用于在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,根据所述获取单元所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
10.根据权利要求9所述用于选择次用户终端的装置,其特征在于,所述选择单元,包括:构建模块、调用模块、和确定模块;其中,
构建模块,用于预先构建对应各业务类型的、用于表示频谱分配算法的效用函数;
调用模块,用于根据所述获取单元所获取主用户终端的业务类型信息,调用所述构建模块所构建的、对应所述主用户终端业务类型的效用函数,对所述获取单元所获取各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及主用户终端的位置信息进行分析,得到各次用户终端的接入概率;
确定模块,用于根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率,确定用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端;和/或,还用于根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
11.根据权利要求10所述用于选择次用户终端的装置,其特征在于,所述选择单元还包括:存储模块,用于保存所述调用模块得到的各次用户终端的接入概率;
所述确定单元,还用于随机产生随机数,根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从多个需接入主用户终端空闲频谱的次用户终端中,选取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端,并将所述主用户终端的空闲频谱接入权分配给所选取的次用户终端。

说明书全文

一种选择次用户终端的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及认知无线电技术,尤其涉及一种选择次用户终端的方法及装置。

背景技术

[0002] 随着无线通信业务的快速增长,可用频谱资源变得越来越稀缺,与此同时,频谱的利用情况也极不平衡,一些非授权频段占用拥挤,而有些授权频段经常空闲。现有的固定分配频谱策略是造成频谱资源紧缺的重要原因之一,固定分配频谱策略是将频谱固定分配给具有执照(license)的不同运营商使用,期满后再重新指派,固定的频谱分配使得频谱利用率低下,造成大量频谱资源浪费。
[0003] 动态频谱共享是从根本上解决无线频谱资源日益紧缺这一问题的有效方法,也是解决无线频谱利用率低下的最佳方案。
[0004] 当前,实现动态频谱共享主要有两种模式:普通模式和产权模式,其中,普通模式是主用户终端忽视次用户终端的存在,次用户终端通过感知无线电环境来检测可用的频谱资源并伺机进行传输,普通模式下的动态频谱共享没有考虑到主用户终端的回报问题,忽视了频谱这种稀缺资源的经济价值;产权模式是指主用户终端有权出租或出售其频谱资源给次用户终端使用,以期获得相应的回报,然而,产权模式未能解决以下问题:存在多个次用户终端都能够帮助主用户终端进行协作通信时,主用户终端如何从多个次用户终端中选择协作次用户终端,以获得最佳的协作通信质量;存在多个次用户终端同时争用主用户终端的空闲频谱时,如何确定次用户终端的接入权,以保证频谱接入的公平性。

发明内容

[0005] 有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种选择次用户终端的方法及装置,能够使得主用户终端在所选择次用户终端的协作下获得最佳的协作通信质量、以及保证各次用户终端频谱接入的公平性。
[0006] 为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
[0007] 本发明提供了一种选择次用户终端的方法,所述方法包括:
[0008] 频谱区域代理获取主用户终端的位置信息和业务类型信息;
[0009] 频谱区域代理获取各次用户终端的位置信息和服务质量(QoS)参数;
[0010] 频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端。
[0011] 在上述方案中,所述频谱区域代理获取各次用户终端的位置信息和QoS参数,为:
[0012] 各次用户终端周期性的上报自身位置信息和QoS参数给频谱区域代理,使得频谱区域代理能够实时获取到各次用户终端的位置信息和QoS参数。
[0013] 在上述方案中,所述频谱区域代理选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端,包括:
[0014] 预先在所述频谱区域代理构建对应各业务类型的、用于表示频谱分配算法的效用函数;
[0015] 频谱区域代理根据所获取主用户终端的业务类型信息,调用对应的效用函数,对各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及主用户终端的位置信息进行分析,得到各次用户终端的接入概率,选取接入概率最大的次用户终端协作所述主用户终端进行通信。
[0016] 在上述方案中,所述方法还包括:在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
[0017] 在上述方案中,所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端,包括:
[0018] 所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,得到各次用户终端的接入概率,并根据所得到各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从所述多个次用户终端中选取次用户终端,将所述主用户终端空闲频谱的接入权分配给所选取的次用户终端。
[0019] 在上述方案中,所述方法还包括:所述频谱区域代理将所得到各次用户终端的接入概率保存到自身;
[0020] 所述频谱区域代理抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端,为:在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,所述频谱区域代理根据自身所保存各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从所述多个次用户终端中选取次用户终端,将所述主用户终端的空闲频谱接入权分配给所选取的次用户终端。
[0021] 本发明还提供了一种用于选择次用户终端的装置,所述装置包括:获取单元和选择单元,其中,
[0022] 获取单元,用于获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及获取各次用户终端的位置信息和QoS参数;
[0023] 选择单元,用于根据所述获取单元所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端。
[0024] 在上述方案中,所述获取单元包括第一获取模块和第二获取模块,其中,[0025] 第一获取模块,用于从主用户终端获取所述主用户终端的位置信息和业务类型信息;
[0026] 第二获取模块,用于接收各次用户终端周期性上报的位置信息和QoS参数,获取各次用户终端的QoS参数。
[0027] 在上述方案中,所述选择单元,还用于在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,根据所述获取单元所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
[0028] 在上述方案中,所述选择单元,包括:构建模块、调用模块、和确定模块;其中,[0029] 构建模块,用于预先构建对应各业务类型的、用于表示频谱分配算法的效用函数;
[0030] 调用模块,用于根据所述获取单元所获取主用户终端的业务类型信息,调用所述构建模块所构建的、对应所述主用户终端业务类型的效用函数,对所述获取单元所获取各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及主用户终端的位置信息进行分析,得到各次用户终端的接入概率;
[0031] 确定模块,用于根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率,确定用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端;和/或,还用于根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
[0032] 在上述方案中,所述选择单元还包括:存储模块,用于保存所述调用模块得到的各次用户终端的接入概率;
[0033] 所述确定单元,还用于随机产生随机数,根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从多个需接入主用户终端空闲频谱的次用户终端中,选取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端,并将所述主用户终端的空闲频谱接入权分配给所选取的次用户终端。
[0034] 本发明所提供的选择次用户终端的方法及装置,由频谱区域代理根据主用户终端的业务类型、位置信息、以及各次用户终端的QoS参数和位置信息,来选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端,能够使得主用户终端在次用户终端的协作下,获取到更加可靠和高效的通信质量。
[0035] 此外,本发明中,在主用户终端有空闲频谱时,根据主用户终端的业务类型、以及各次用户终端的QoS参数,来选择具有频谱接入权的次用户终端,使得主用户终端空闲频谱在各次用户终端之间进行分配时更加合理,从而保证了多个次用户终端竞争接入主用户终端空闲频谱时的公平性和有效性,实现主用户终端频谱公平、有效地使用。附图说明
[0036] 图1为本发明选择次用户终端方法的实现流程图
[0037] 图2为本发明实施例一中认知无线电系统的组成结构示意图;
[0038] 图3为本发明实施例一中实现次用户终端选择的流程示意图;
[0039] 图4为本发明实施例一中构建对应协作偏好类型的效用函数的示意图。

具体实施方式

[0040] 本发明的基本思想是:频谱区域代理根据主用户终端的业务类型和位置信息、以及各次用户终端上报的位置信息和QoS参数,依据自身所配置的频谱分配算法,选择用于协作所述主用户终端进行通信、和/或用于接入所述主用户频谱的次用户终端,如此,能够基于主次用户终端的协作通信,使得主用户终端获取更好的通信质量,而次用户终端以帮助主用户终端实现协作通信来获取对主用户终端频谱的接入使用权;也能够在主用户终端有空闲频谱时,能够保证次用户终端频谱接入的公平性,实现主用户终端频谱公平、有效地使用。
[0041] 本发明选择次用户终端的方法,参照图1所示,主要包括以下步骤:
[0042] 步骤101:频谱区域代理获取主用户终端的位置信息和业务类型信息;
[0043] 这里,所述主用户终端的业务类型信息为指示所述主用户终端当前所进行业务属于协作厌恶类型、或协作偏好类型的信息。
[0044] 所述的主用户终端的业务类型包括协作厌恶和协作偏好两种类型。协作厌恶型业务指主用户终端在选取次用户终端进行协作通信的过程中更关注于对协作险的规避,如文件传输业务;协作偏好型业务指主用户终端在选取次用户终端进行协作通信的过程中更关注期望获得的协作增益,如多媒体业务。
[0045] 步骤102:频谱区域代理获取各次用户终端的位置信息和服务质量(QoS,Quality of Service)参数;
[0046] 这里,次用户终端的QoS参数可以包括次用户终端的发射功率、路径损耗、和信噪比(SNR)等参数。
[0047] 实际应用中,可以由各次用户终端周期性的上报自身QoS参数给频谱区域代理,使得频谱区域代理能够实时获取到各次用户终端的QoS参数。
[0048] 步骤103:频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端。
[0049] 具体地,预先在所述频谱区域代理构建对应各业务类型的、用于表示频谱分配算法的效用函数;频谱区域代理根据所获取主用户终端的业务类型信息,调用对应的效用函数,对各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及主用户终端的位置信息进行分析,得到各次用户终端的接入概率,选取接入概率最大的次用户终端协作所述主用户终端进行通信。
[0050] 这里,所述用于表示频谱分配算法的效用函数,用于在次用户终端协作所述主用户终端进行通信时,对次用户终端的QoS效用进行估计,所述QoS效用用于衡量次用户终端在协作中对主用户终端通信QoS贡献的大小。
[0051] 实际应用中,有多个次用户终端组成次用户终端候选协作集时,频谱区域代理根据主用户终端的业务类型,选择对应的效用函数,通过对次用户终端候选协作集中各次用户终端的效用进行估计,得到各次用户终端的接入概率,找到最佳的协作次用户终端,如此,能够使得次用户终端与所述主用户终端进行协作通信时,所述主用户终端获得更好的通信质量,并且次用户终端也能够获得主用户频谱的接入使用权。这里,所述次用户终端候选协作集表示与主用户终端协作通信时,能够使主用户终端获得协作增益的次用户终端的集合。
[0052] 这里,所述方法还包括:在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
[0053] 具体地,所述频谱区域代理根据所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,得到各次用户终端的接入概率,并根据所得到各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从所述多个次用户终端中选取次用户终端,将所述主用户终端空闲频谱的接入权分配给所选取的次用户终端。
[0054] 这里,频谱区域代理根据所获取主用户终端的业务类型信息,调用对应的效用函数,对各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及主用户终端的位置信息进行分析,得到各次用户终端的接入概率,再根据所得到各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从所述多个次用户终端中选取次用户终端,将所述主用户终端空闲频谱的接入权分配给所选取的次用户终端。
[0055] 或者,所述频谱区域代理将所得到各次用户终端的接入概率保存到自身;在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,所述频谱区域代理根据自身所保存各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从所述多个次用户终端中选取次用户终端,将所述主用户终端的空闲频谱接入权分配给所选取的次用户终端。
[0056] 实际应用中,在主用户终端频谱空闲时,需要主用户终端频谱的多个次用户终端发起接入请求,形成次用户终端竞争接入集,根据各次用户终端的接入概率,选取次用户终端,将所述主用户终端的空闲频谱分配给所选取的次用户终端,如此,保证了次用户频谱接入的公平性。这里,所述次用户终端竞争接入集是指需要主用户终端频谱的各次用户终端的集合。
[0057] 相应的,本发明还提供了一种用于选择次用户终端的装置,所述装置包括:获取单元和选择单元,其中,获取单元,用于获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及获取各次用户终端的位置信息和QoS参数;选择单元,用于根据所述获取单元所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,选择用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端。
[0058] 具体地,所述获取单元包括第一获取模块和第二获取模块,其中,第一获取模块,用于从主用户终端获取所述主用户终端的位置信息和业务类型信息;第二获取模块,用于接收各次用户终端周期性上报的位置信息和QoS参数,获取各次用户终端的QoS参数。
[0059] 其中,所述选择单元,还可以用于在有多个次用户终端需接入主用户终端的空闲频谱时,根据所述获取单元所获取主用户终端的位置信息和业务类型信息、以及各次用户终端的位置信息和QoS参数,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
[0060] 具体地,所述选择单元,包括:构建模块、调用模块、和确定模块;其中,构建模块,用于预先构建对应各业务类型的、用于表示频谱分配算法的效用函数;调用模块,用于根据所述获取单元所获取主用户终端的业务类型信息,调用所述构建模块所构建的、对应所述主用户终端业务类型的效用函数,对所述获取单元所获取各次用户终端的位置信息和QoS参数、以及主用户终端的位置信息进行分析,得到各次用户终端的接入概率;确定模块,用于根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率,确定用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端;和/或,还用于根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率,抽取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
[0061] 这里,所述选择单元还包括:存储模块,用于保存所述调用模块得到的各次用户终端的接入概率;
[0062] 所述确定单元,还可以用于随机产生随机数,根据所述调用模块所得到各次用户终端的接入概率、以及随机产生的随机数,从多个需接入主用户终端空闲频谱的次用户终端中,选取用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端,并将所述主用户终端的空闲频谱接入权分配给所选取的次用户终端。
[0063] 实际应用中,本发明所提供的用于选择次用户终端的装置,可以设置于认知无线电系统的频谱区域代理中,或者由认知无线电系统的频谱区域代理来实现。
[0064] 实施例一
[0065] 如图2所示,认知无线电系统主要包括:主用户终端、次用户终端和频谱区域代理,其中,主用户终端PT的次用户终端候选协作集为半径为Rc的圆形覆盖区域,包含次用户终端A、次用户终端B、次用户终端C,主用户终端的服务基站PR为主用户终端PT提供业务服务。这里,主用户终端和次用户终端工作于频谱交替(overlay)工作模式,即主用户终端占用一个频道时,任何次用户终端都必须让出所述频道。
[0066] 本实施例中,认知无线电系统中,选择次用户终端的过程,如图3所示,具体可以包括以下步骤:
[0067] 步骤301,主用户终端上报自身位置信息、业务类型、和用于指示当前需要进行协作通信的业务需求信息给频谱区域代理;
[0068] 其中,主用户终端的位置信息可以包括主用户终端所在位置的经度和纬度等。
[0069] 其中,主用户终端的业务类型包括协作厌恶类型、和协作偏好类型。
[0070] 其中,协作厌恶类型可以包括文件传输业务等,协作偏好类型可以包括多媒体业务等。
[0071] 其中,所述业务需求信息中还包括用于指示所述主用户终端当前负荷强度的参数。
[0072] 步骤302,次用户终端周期上报自身位置信息、以及QoS参数给频谱区域代理;
[0073] 其中,次用户终端的位置信息可以次用户终端所在位置的经度和纬度等。
[0074] 这里,所述次用户终端的QoS参数可以包括次用户终端的发射功率、路径损耗、和信噪比(SNR)等参数。
[0075] 这里,次用户终端的路径损耗不包括小尺度衰落,可以由次用户终端通过次用户终端的位置信息和预先配置或预先指定的路损模型得到后,上报给频谱区域代理;或者,可以在次用户终端上报自身位置信息后,频谱区域代理根据所述次用户终端的位置信息和预先配置或预先指定的路损模型得到次用户终端的路径损耗。
[0076] 步骤303,频谱区域代理接收主用户终端上报的位置信息、业务类型和业务需求信息、以及次用户终端上报的位置信息和QoS参数,得到各次用户终端的接入概率,选择接入概率最大的次用户终端协作所述主用户终端进行通信;
[0077] 具体地,频谱区域代理根据主用户终端的业务类型,选择对应的效用函数,根据各次用户的QoS参数、以及所选择的效用函数进行计算,得到各次用户终端的接入概率,并将接入概率最大的次用户终端作为用于协作所述主用户终端进行通信的次用户终端。
[0078] 实际应用中,频谱区域代理还会将所得到的各次用户终端的接入概率保存到自身。
[0079] 这里,在频谱区域代理选择对应的效用函数之前,频谱区域代理需要预先构建对应所述主用户终端各业务类型的效用函数。
[0080] 具体地,预先在频谱区域代理中,分别建立对应协作厌恶类型、以及协作偏好类型的效用函数。
[0081] 对于协作厌恶类型,主用户终端的效用函数是一个凹函数,定义如式(1)所示的函数。
[0082]
[0083] 其中,S表示次用户终端,Uc(S)为次用户终端S为主用户终端带来的协作效用,Rc2
(S)为次用户终端S为主用户终端带来的增益,σc (S)为主用户终端进行协作通信所必须承受的风险,如掉话率、文件传输失败率等;Ac表示主用户终端对风险厌恶的程度。
[0084] 这里,用Rc(S)表示次用户终端S为主用户终端带来的增益,Rc(S)满足式(2)所示的关系。
[0085]
[0086] 其中,Dc(S)为次用户终端S与主用户终端的服务基站之间的距离,可以由次用户终端上报的位置信息和主用户终端上报的位置信息得到;PS为次用户终端的发射功率,可以反映次用户终端S与主用户终端协作时次用户终端S能够付出的功率;CpS为主用户终端在与各次用户终端协作时所耗费的功率,根据预先指定或预先配置的路损模型、以及所述主用户终端的位置信息,得到主用户终端与各次用户终端协作所需要的发射功率,即CpS。
[0087] 这里,Ac与主用户终端的负荷强度、频谱共享意愿等有关,由用于指示所述主用户终端当前负荷强度的参数、以及所述主用户终端的业务类型来确定,取值在0~1之间。例如,在主用户终端本身业务负荷比较大时,其共享频谱的意愿比较小,则Ac的取值就比较大,可以定义Ac满足式(3)所示的关系,式(3)中的 为各次用户终端与主用户终端的服务基站之间距离的平均值,为可能的协作增益的期望值,式(4)中,DC(A)表示次用户终端A与主用户终端的服务基站之间的距离,DC(B)表示次用户终端B与主用户终端的服务基站之间的距离,满足式(4)所示的关系。
[0088]
[0089]
[0090] 这里,主用户终端进行协作通信所必须承受的风险σc2(S)满足式(5)所示的关系,式(5)中的 表示从主用户终端P向次用户终端S传输信息时次用户终端平均每比特的接收信噪比(SNR),满足式(6)所示的关系。
[0091]
[0092]
[0093] 式(6)中,N0表示主用户终端的高斯噪声功率谱密度,满足N0=10logkT=-173.98≌-174dBm/Hz,其中,在正常情况下,常数k=1.38×10-23J/°K,T=290/°K,N0可以由频谱区域代理计算得到,也可以由主用户终端在上述步骤301计算得到并上报给频谱区域代理。假定从主用户终端P向次用户终端S传输信息的信道为均值为零的复高斯平衰落信道,该信道的路径损耗为DP→S-α,α为路径损耗因子,通常α的值在2到8之间,DP→S为主用户终端的发送端到次用户终端的接收端的归一化距离。
[0094] 由式(5)、及式(6)可知,σc2(S)与 成反比,即σc2(S)与DP→S2α成正比,即DP→S是衡量每个次用户终端风险性的重要参数。
[0095] 由上述的式(1)至式(6)可以得到,可以确定对应协作厌恶类型的效用函数Uc(S)满足式(7)所示的关系。
[0096]
[0097] 分别求得每个次用户终端的效用函数Uc(S)后,对于协作厌恶类型,频谱代理aS可以由式(8)计算得到每个次用户终端的接入概率,其中,S∈Sr,Sr为所有在协作区域中的次用户终端的集合。
[0098]
[0099] 其中,Am是一个由主用户终端设置的可变常数,由主用户终端所采用的频谱使用策略来确定,用于基于主用户终端的频谱使用策略控制次用户终端的接入概率,达到控制次用户终端接入的平均吞吐量的目的,取值在0~1之间。
[0100] 对于协作偏好类型,主用户终端的效用函数为如式(9)所示的函数,其中,K1、K2、C为常数,用于调节协作效用的大小,QS反映次用户终端在协作通信中的贡献。
[0101] Uc(S)=-K1σc(S)QS2+K2Rc(S)QS+C                (9)
[0102] 这里,与式(1)中相同,式(9)中σc2(S)为主用户终端进行协作通信所必须承受的风险,Rc(S)为次用户终端S为主用户终端带来的增益。
[0103] 主用户终端实现效用最大化的条件如图4所示,曲线II代表次用户终端A、B组合能够给主用户终端提供协作的能,横纵坐标均表示主用户终端向次用户终端A、B投入的功率资源,曲线II上每一点需满足主用户终端协作所需的所有资源,即曲线上任意一点对应的次用户终端A、B协作组合,能够为主用户终端提供无差异的协作效果。曲线I表示主用户终端能够提供给次用户终端的频谱资源和功率资源,如图4所示,曲线I与曲线II切于一点E,在这个切点E上就实现了效用最大化的条件,切点E位于曲线I上,由曲线I与曲线II的切点所决定,在切点E上曲线I与曲线II的斜率相等,如此,可以推得,效用函数可以用式(10)表示,并经过对式(10)求导,得到式(11),通过式(11)可以得到效用最大化的次用户终端。式(10)中,CpS表示主用户终端在与次用户终端的协作中所耗费的功率,PS表示为次用户终端发射功率,可以反映次用户终端S与主用户终端协作时次用户终端S能够付出的功率花销。CpS和PS在式(10)中的含义与在式(2)中的含义相同。
[0104]
[0105]
[0106] 频谱区域代理分别通过式(10)、以及式(11),得到每个次用户终端的Uc(S)、以及MU(S),则各次用户终端的接入概率可以通过式(12)、以及式(13)得到,其中,可以通过式(12)确定各次用户终端的Qi比值,然后再由所确定的Qi比值,通过式(13)得到次用户终端S的接入概率aS,其中,次用户终端A、次用户终端S满足A∈Sr,S∈Sr,Sr为所有在协作区域中的次用户终端的集合。
[0107]
[0108]
[0109] 步骤304,频谱区域代理指示所选择的次用户终端与所述主用户终端进行协作通信;
[0110] 具体地,频谱区域代理在确定能够协作所述主用户终端的次用户终端后,向所述次用户终端发送包含有所述主用户终端频谱信息以及当前业务信息的协作指示,指示所述次用户终端接入所述主用户终端的频谱并协作所述主用户终端完成当前业务,所述次用户终端接收到所述协作指示之后,根据所述协作指示中所述主用户终端的频谱信息以及当前业务信息,接入所述主用户终端的频谱并进行所述主用户终端当前的业务。
[0111] 步骤305,在主用户终端有空闲频谱时,频谱区域代理根据各次用户终端的接入概率,抽取用于接入主用户终端空闲频谱的次用户终端,并将所述主用户终端的频谱接入权分配给次用户终端;
[0112] 具体地,在主用户终端有空闲频谱时,各次用户终端检测到所述主用户终端有空闲频谱,会向频谱区域代理发送接入请求,所述频谱区域代理接收到所述接入请求后,根据自身所保存各次用户终端的接入概率、以及基于均匀分布的随机算法产生的随机数,选择一个次用户终端,并将所述主用户终端的频谱接入权分配给所抽取的次用户终端。
[0113] 或者,在主用户终端有空闲频谱时,主用户终端向频谱区域代理发送空闲指示,所述频谱区域代理接收到所述空闲指示后,根据自身所保存各次用户终端的接入概率、以及基于均匀分布的随机算法产生的随机数,选择一个次用户终端,将所述主用户终端的频谱接入权分配给所选择的次用户终端。
[0114] 具体地,所述频谱区域代理根据所产生的随机数,选择接入概率在所述随机数范围内的各次用户终端中、接入概率最大的次用户终端,作为用于接入所述主用户终端空闲频谱的次用户终端。
[0115] 例如,次用户终端A和次用户终端B的接入概率分别为0.3、0.7,频谱区域代理基于均匀分布的随机算法产生随机数Ω,其中,随机数Ω满足Ω∈[0,1],在所产生的随机数Ω∈[0,0.3]时,频谱区域代理选择次用户终端A接入主用户终端的空闲频谱;否则,在所产生的随机数Ω∈(0.3,1]时,选择次用户终端B接入主用户终端的空闲频谱。
[0116] 频谱区域代理将所述主用户终端的频谱接入权分配给次用户终端,包括:频谱区域代理将所述主用户终端的空闲频谱信息发送给所述次用户终端,使得所述次用户终端获得将所述主用户终端的频谱接入权。这里,主用户终端可以通过业务需求信息将自身的空闲频谱信息上报给频谱区域代理,以便频谱区域代理在抽取到次用户终端后,将所述主用户终端的空闲频谱信息发送给所抽取的次用户终端,将所述主用户终端的频谱接入权分配给次用户终端。
[0117] 步骤306,获得主用户终端频谱接入权的次用户终端,接入所述主用户终端的频谱,进行自身业务。
[0118] 具体地,次用户终端根据所获得的主用户终端的空闲频谱信息,接入所述主用户终端的频谱,进行自身业务。
[0119] 本实施例中,步骤302可以在步骤301之后执行,也可以在步骤301之前执行,或者,还可以与步骤301同时执行。
[0120] 以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。
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