1.一种频谱分配方法,包括以下步骤:
将注册频段分成多个信道,获取当前感知周期内每个信道的状态;
根据所述当前周期内每个信道的状态预测下一感知周期内每个信道的状态;
获取认知用户的传输需求量及每个信道的基本参数,根据所述认知用户的传输需求量及每个信道的基本参数预测认知用户在每个信道的期望传输时间,所述基本参数包括信道的正向传输率和反馈传输率、信道的带宽、信道上传输的信息总量;
根据所述预测的下一感知周期内每个信道的状态、每个信道的带宽及认知用户在每个信道的期望传输时间,计算下一感知周期内多个信道的可用的总传输量;
计算下一感知周期内信道满足传输需求的概率;
根据所述下一感知周期内信道满足传输需求的概率及多个信道的可用的总传输量设定约束条件,在所述约束条件下,计算下一感知周期内多个信道的总带宽的最小值,得出下一感知周期内多个信道的分配结果。
2.根据权利要求1所述的频谱分配方法,其特征在于,所述约束条件为下一感知周期内信道满足传输需求的概率大于条件阈值,且下一感知周期内多个信道的可用的总传输量大于等于所述认知用户的传输需求量。
3.根据权利要求1所述的频谱分配方法,其特征在于,所述根据当前周期内每个信道的状态预测下一感知周期内每个信道的状态的具体步骤包括:建立信道状态的马尔科夫链模型,所述信道状态包括空闲状态和占用状态,所述信道状态的空闲状态和占用状态采用指数分布函数表示;
设置状态阈值,根据所述当前感知周期内信道状态计算下一感知周期内每个信道的可用概率,将每个信道的可用概率与所述状态阈值比较,若所述信道的可用概率大于等于所述状态阈值,所述下一感知周期内信道状态为空闲状态,否则所述下一感知周期内信道状态为占用状态。
4.根据权利要求3所述的频谱分配方法,其特征在于,所述计算下一感知周期的信道满足传输需求的概率具体包括:比较认知用户在每个信道的期望传输时间得出最大期望传输时间,计算信道的空闲状态的时间小于最大期望传输时间的概率;
根据所述计算得到的信道的空闲状态的时间小于最大期望传输时间的概率,得出下一感知周期内该信道满足传输需求的概率。
5.根据权利要求1所述的频谱分配方法,其特征在于,所述获取信道的正向传输率或反馈传输率的具体步骤为:设定时间窗口和发送探测包的间隔时间;
根据时间窗口及间隔时间计算得出发送探测包的数量;
获取在所述设定时间窗口内接收到的探测包的数量;
计算接收到的探测包的数量与发送的探测包的数量之比,得出信道的正向传输率或反馈传输率。
6.根据权利要求1所述的频谱分配方法,其特征在于,所述信道的期望传输时间的计算公式为:其中,ETTi为信道i的期望传输时间,Mi是信道i上传输的信息总量,Bi是信道i的带宽,γ为信道i容量的修正参数, 为信道i的正向传输率, 为信道i的反馈传输率,SINRi为信道i的信噪比。
7.一种频谱分配系统,其特征在于,包括:
扫描模块,用于将注册频段分成多个信道,获取当前感知周期内每个信道的状态;
预测模块,用于根据所述当前周期内每个信道的状态预测下一感知周期内每个信道的状态;
参数获取模块,用于获取认知用户的传输需求量及每个信道的基本参数,所述基本参数包括信道的正向传输率和反馈传输率、信道的带宽、信道上传输的信息总量;
计算模块,用于根据所述认知用户的传输需求量及每个信道的基本参数计算认知用户在每个信道的期望传输时间,根据所述预测的下一感知周期内每个信道的状态、每个信道的带宽及认知用户在每个信道的期望传输时间,计算下一感知周期内多个信道的可用的总传输量,并计算下一感知周期内信道满足传输需求的概率;
信道分配模块,用于根据所述下一感知周期内信道满足传输需求的概率及多个信道的可用的总传输量设定约束条件,在所述约束条件下,计算下一感知周期内多个信道的总带宽的最小值,得出下一感知周期内多个信道的分配结果。
8.根据权利要求7所述的频谱分配系统,其特征在于,所述约束条件为下一感知周期的信道满足传输需求的概率大于条件阈值,且下一感知周期的多个信道的可用的总传输量大于等于所述认知用户的传输需求量。
9.根据权利要求7所述的频谱分配系统,其特征在于,所述预测模块包括建模单元、设置单元、计算单元和判断单元,所述建模单元用于建立信道状态的马尔科夫链模型,所述信道状态包括空闲状态和占用状态,所述信道状态的空闲状态和占用状态采用指数分布函数表示;所述设置单元设置状态阈值;所述计算单元根据所述当前感知周期内信道状态计算下一感知周期内每个信道的可用概率;所述判断单元用于比较每个信道的可用概率与所述状态阈值,若所述信道的可用概率大于等于所述状态阈值,所述下一感知周期内信道状态为空闲状态,否则所述下一感知周期内信道状态为占用状态。
10.根据权利要求9所述的频谱分配系统,其特征在于,所述计算模块还用于比较认知用户在每个信道的期望传输时间得出最大期望传输时间,计算信道的空闲状态的时间小于最大期望传输时间的概率,并根据所述计算得到的信道的空闲状态的时间小于最大期望传输时间的概率,得出下一感知周期内该信道满足传输需求的概率。
11.根据权利要求7所述的频谱分配系统,其特征在于,所述参数获取模块包括传输率处理单元,所述传输率处理单元设定时间窗口和发送探测包的间隔时间,根据时间窗口及间隔时间计算得出发送探测包的数量,获取在所述设定时间窗口内接收到的探测包的数量,计算得出接收到的探测包的数量与发送的探测包的数量之比,得出信道的正向传输率或反馈传输率。
12.根据权利要求7所述的频谱分配系统,其特征在于,所述计算模块计算所述信道的期望传输时间的公式为:其中,ETTi为信道i的期望传输时间,Mi是信道i上传输的信息总量,Bi是信道i的带宽,γ为信道i容量的修正参数, 为信道i的正向传输率, 为信道i的反馈传输率,SINRi为信道i的信噪比。