專利名稱：一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法，應(yīng)用于無線接入設(shè)備中，屬于無線電通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線接入技術(shù)通過無線介質(zhì)將用戶終端與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來以實現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)間的信息傳遞。隨著無線接入技術(shù)的迅猛發(fā)展，大量的無線接入設(shè)備也相應(yīng)面市。然而現(xiàn)有的接入方法存在一些弊端(1)接入設(shè)備會對原系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，降低原系統(tǒng)的性能；(2) 普遍存在頻譜利用率不高的問題。認(rèn)知無線電是近幾年興起的無線通信概念與技術(shù)，它能夠感知目前通信環(huán)境中所有頻譜使用機會。通過重組無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架，使得認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)具有智能化便辨識與改變頻譜使用機會的能力。認(rèn)知無線電從理論上說允許在實踐、頻率以及空間上進(jìn)行多維的頻帶復(fù)用，這將大大降低由于頻段與帶寬的限制而對無線技術(shù)發(fā)展的束縛，與以往將特定的頻率分配到特定用途上有很大不同。本發(fā)明將認(rèn)知無線電技術(shù)應(yīng)用到無線接入系統(tǒng)中解決了原有接入方法的弊端并提高了網(wǎng)絡(luò)容量。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為了克服現(xiàn)有接入技術(shù)的不足，本發(fā)明通過將認(rèn)知無線電技術(shù)應(yīng)用于無線接入系統(tǒng)，提供一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法，旨在解決無線網(wǎng)絡(luò)中新接入設(shè)備對原系統(tǒng)的干擾及頻譜利用率低的問題。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法，該方法基于的接入設(shè)備中設(shè)置兩個無線通信模塊，其中一個模塊作為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)模塊，另一個模塊為感知模塊，該感知模塊只負(fù)責(zé)偵聽該接入設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)通信頻段的忙閑狀態(tài)和信道狀態(tài)；接入用戶為授權(quán)用戶提供了協(xié)作功能，其具有兩種存儲數(shù)據(jù)隊列一種隊列為存儲授權(quán)用戶未發(fā)送成功的數(shù)據(jù)包，記該隊列為Qsp ；另一種為存儲接入用戶自身數(shù)據(jù)包，記該隊列為Qs ；該方法的實現(xiàn)包括以下步驟并按所述順序進(jìn)行a.接入用戶隨機選擇一授權(quán)用戶監(jiān)測其通信活動，監(jiān)測的頻段記為fa，被監(jiān)測的授權(quán)用戶稱為附屬用戶；b.接入用戶的感知模塊負(fù)責(zé)檢測網(wǎng)絡(luò)中的空閑信道，比較并尋找最優(yōu)空閑信道；c.接入用戶在頻段4上接收授權(quán)用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)包，記第i時刻接收到的授權(quán)用戶數(shù)據(jù)包為Di;d.若接入用戶接收到“確認(rèn)(ACLACKnowledgement)”的反饋數(shù)據(jù)包，則丟棄數(shù)據(jù)包Di ；授權(quán)用戶接收端在成功接收數(shù)據(jù)包時發(fā)送ACK，否則發(fā)送NACKe.若接入用戶接收到“不確認(rèn)(NACK，Non-ACKnowledgement) ”的反饋數(shù)據(jù)包，則將Di存入隊列Qsp ；f.若附屬用戶發(fā)送數(shù)據(jù)完畢則進(jìn)入步驟g，否則返回步驟c ；g.接入用戶以概率ε在頻段4發(fā)送隊列Qsp中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)對授權(quán)用戶的協(xié)作功能并進(jìn)入步驟h，以概率1- ε在頻段fa上發(fā)送隊列A中的數(shù)據(jù)；h.若隊列Qsp中數(shù)據(jù)發(fā)送完畢則進(jìn)入步驟i，否則繼續(xù)發(fā)送隊列Qsp中的數(shù)據(jù)；i.若接入用戶的感知模塊判斷fa為最優(yōu)空閑信道，則接入用戶可在頻段fa上發(fā)送隊列A中的數(shù)據(jù)，否則在最優(yōu)空閑信道上發(fā)送隊列A中的數(shù)據(jù)。授權(quán)用戶接收端在成功接收數(shù)據(jù)包時發(fā)送ACK，否則發(fā)送NACK。步驟i中最優(yōu)空閑信道是指網(wǎng)絡(luò)中具有最大功率傳輸響應(yīng)的空閑信道。有益效果本發(fā)明設(shè)計了一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本方法具有以下優(yōu)點1)充分利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的特點，對其硬件設(shè)備及軟件無需任何修改，降低了應(yīng)用的復(fù)雜度；2)增大了授權(quán)用戶和接入用戶的網(wǎng)絡(luò)容量；3)充分利用授權(quán)用戶的頻譜資源，提高了整體網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用率；4)可根據(jù)授權(quán)用戶和接入用戶不同的業(yè)務(wù)類型、鏈路情況靈活調(diào)整協(xié)作概率，適用場景廣泛。


圖1無線接入設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖2無線接入設(shè)備工作流程，圖3直接傳輸與采用本方法的授權(quán)用戶吞吐量，圖4授權(quán)用戶直接傳輸與采用本方法的從用戶吞吐量。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提出的一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法的具體實施進(jìn)行詳細(xì)說明。附圖1所示為無線接入設(shè)備的內(nèi)部示意圖。接入設(shè)備中設(shè)置兩個無線通信模塊， 其中一個模塊作為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)模塊，另一個模塊為感知模塊，只負(fù)責(zé)偵聽該接入設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)通信頻段的忙閑狀態(tài)和信道狀態(tài)。附圖2為無線接入設(shè)備工作流程，具體實現(xiàn)包括以下步驟并按順序進(jìn)行(a)接入用戶隨機選擇一授權(quán)用戶監(jiān)測其通信活動，監(jiān)測的頻段記為fa，被監(jiān)測的授權(quán)用戶稱為附屬用戶。(b)接入用戶的感知模塊負(fù)責(zé)檢測網(wǎng)絡(luò)中的空閑信道，比較并尋找最優(yōu)空閑信道。(c)接入用戶在頻段4上接收授權(quán)用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)包，記第i時刻接收到的授權(quán)用戶數(shù)據(jù)包為D”(d)若接入用戶接收到“確認(rèn)(ACK，ACKnowledgement) ”的反饋數(shù)據(jù)包，則丟棄數(shù)據(jù)包D”(e)若接入用戶接收到“不確認(rèn)(NACLNon-ACKnowledgement)”的反饋數(shù)據(jù)包，則
4將Di存入隊列Qsp。(f)若附屬用戶發(fā)送數(shù)據(jù)完畢則進(jìn)入步驟(g)，否則返回步驟(C)。(g)接入用戶以概率ε在頻段4發(fā)送隊列Qsp中的數(shù)據(jù)(即實現(xiàn)對授權(quán)用戶的協(xié)作功能)并進(jìn)入步驟(h)，以概率1- ε在頻段fa上發(fā)送隊列A中的數(shù)據(jù)。(h)若隊列Qsp中數(shù)據(jù)發(fā)送完畢則進(jìn)入步驟(i)，否則繼續(xù)發(fā)送隊列Qsp中的數(shù)據(jù)。(i)若接入用戶的感知模塊判斷fa為最優(yōu)空閑信道，則接入用戶可在頻段fa上發(fā)送隊列A中的數(shù)據(jù)，否則在最優(yōu)空閑信道上發(fā)送隊列A中的數(shù)據(jù)。附圖3為采用本發(fā)明時授權(quán)用戶的平均吞吐量與授權(quán)用戶直接傳輸數(shù)據(jù)時平均吞吐量的對比示意圖，其中Ps為接入用戶發(fā)射功率，&為授權(quán)用戶平均吞吐量。授權(quán)用戶直接傳輸數(shù)據(jù)方案為接入設(shè)備只有當(dāng)授權(quán)用戶完全發(fā)送完數(shù)據(jù)后才接入網(wǎng)絡(luò)， 從而避免干擾授權(quán)用戶通信。第i個授權(quán)用戶采用直接傳輸方案時的平均吞吐量為
權(quán)利要求
1. 一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法，其特征在于該方法基于的接入設(shè)備中設(shè)置兩個無線通信模塊，其中一個模塊作為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)模塊，另一個模塊為感知模塊， 該感知模塊只負(fù)責(zé)偵聽該接入設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)通信頻段的忙閑狀態(tài)和信道狀態(tài)；接入用戶為授權(quán)用戶提供了協(xié)作功能，其具有兩種存儲數(shù)據(jù)隊列一種隊列為存儲授權(quán)用戶未發(fā)送成功的數(shù)據(jù)包，記該隊列為仏p ；另一種為存儲接入用戶自身數(shù)據(jù)包，記該隊列為仏；該方法的實現(xiàn)包括以下步驟并按所述順序進(jìn)行a.接入用戶隨機選擇一授權(quán)用戶監(jiān)測其通信活動，監(jiān)測的頻段記為/；，被監(jiān)測的授權(quán)用戶稱為附屬用戶；b.接入用戶的感知模塊負(fù)責(zé)檢測網(wǎng)絡(luò)中的空閑信道，比較并尋找最優(yōu)空閑信道；c.接入用戶在頻段/；上接收授權(quán)用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)包，記第i時刻接收到的授權(quán)用戶數(shù)據(jù)包為A；d.若接入用戶接收到“確認(rèn)(ACK，ACKnowledgement)”的反饋數(shù)據(jù)包，則丟棄數(shù)據(jù)包 Di ；授權(quán)用戶接收端在成功接收數(shù)據(jù)包時發(fā)送ACK，否則發(fā)送NACKe.若接入用戶接收到“不確認(rèn)(NACK，Non-ACKnowledgement)”的反饋數(shù)據(jù)包，則將久存入隊列仏p ；f.若附屬用戶發(fā)送數(shù)據(jù)完畢則進(jìn)入步驟g，否則返回步驟c；g.接入用戶以概率ε在頻段/a發(fā)送隊列仏5中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)對授權(quán)用戶的協(xié)作功能并進(jìn)入步驟h，以概率1- ε在頻段/a上發(fā)送隊列Qs中的數(shù)據(jù)；h.若隊列‘中數(shù)據(jù)發(fā)送完畢則進(jìn)入步驟i，否則繼續(xù)發(fā)送隊列‘中的數(shù)據(jù)；i.若接入用戶的感知模塊判斷/；為最優(yōu)空閑信道，則接入用戶可在頻段/；上發(fā)送隊列仏中的數(shù)據(jù)，否則在最優(yōu)空閑信道上發(fā)送隊列仏中的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法，其特征在于授權(quán)用戶接收端在成功接收數(shù)據(jù)包時發(fā)送ACK，否則發(fā)送NACK。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法，其特征在于步驟i 中最優(yōu)空閑信道是指網(wǎng)絡(luò)中具有最大功率傳輸響應(yīng)的空閑信道。
全文摘要
一種提高無線網(wǎng)絡(luò)容量的協(xié)作認(rèn)知接入方法，屬于無線電通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法為在接入設(shè)備中設(shè)置兩個無線通信模塊，其中一個模塊作為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)模塊，另一個模塊只負(fù)責(zé)偵聽該接入設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)通信頻段的忙閑狀態(tài)和信道狀態(tài)。接入過程包括3個部分接入設(shè)備首先選擇一個頻段偵聽該頻段上工作的授權(quán)用戶數(shù)據(jù)發(fā)送情況，接收并存儲授權(quán)用戶未發(fā)送成功的數(shù)據(jù)包，然后在授權(quán)用戶結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送后以一定的概率對未發(fā)送成功的授權(quán)用戶數(shù)據(jù)包協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)，最后利用空閑的授權(quán)用戶頻段傳輸該接入設(shè)備數(shù)據(jù)。該接入方法為授權(quán)用戶提供了協(xié)作功能，增大了授權(quán)用戶和接入用戶的傳輸速度，提高了網(wǎng)絡(luò)容量，同時提高了接入設(shè)備接入授權(quán)頻段的成功率。
文檔編號H04W48/16GK102271340SQ20111014815
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者夏瑋瑋, 宋鐵成, 李正權(quán), 沈連豐, 胡靜, 鮑煦 申請人:東南大學(xué)