[發明專利]一種基于信道感知和預測的多址接入方法

無效

• 申請號: 200810060003.9
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101242333A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 張朝陽;王培雅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L12/413
• 分類號: H04L12/413
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種基于信道感知和預測的多址接入方法。

背景技術

認知無線電(cognitive?radio，CR)作為一種新型的智能無線傳輸技術，它通過感知周圍的無線傳輸特征，自適應地調整傳輸參數，有效解決了頻譜資源匱乏的問題。傳統的信道感知多接入方法包括CSMA(載波偵聽多址接入)及其衍生方法，如CSMA/CD(載波偵聽沖突檢測)，CSMA/CA(載波偵聽沖突避免)等。此類算法的基本思想是：當用戶想要發送數據時，先偵聽信道，若偵聽到信道空閑，則用戶可以傳輸，否則，一直偵聽直到信道空閑然后立即傳輸；若用戶在傳輸中偵聽到沖突，立即停止傳輸，并等待一段隨機的時間，再次試圖傳輸。雖然傳統CSMA算法也能在一定程度上保護授權用戶的正常傳輸，但是隨機退避會使非授權用戶損失掉很多傳輸機會，信道使用效率不高。

實際上在認知環境下，授權用戶(Primary?User，PU)對信道的占用情況具有一定的統計規律以及時頻相關性，即授權用戶的使用具有一定的突發性和相關性，且這種突發性和相關性是時變的，在某些時段可能使用較為頻繁，某些時間段內使用比較稀疏。因此授權用戶占用信道的統計規律可以建模為一個具有時變參數的非獨立增量過程。非授權用戶(Secondary?User，SU)占用信道的時間越長，它與授權用戶發生沖突的概率就越大；同樣的，非授權用戶退避的時間越長，雖可以避免與授權用戶的沖突，但它損失的傳輸機會就越多，信道使用效率較低。因此，為最大限度地提高非授權用戶使用信道的效率，可以在感知的基礎上結合預測機制充分利用授權用戶占用信道的統計規律，設計出一種認知多接入機制，不僅能對信道空閑充分利用，還能對沖突進行主動避免，從而保護授權用戶，提高信道利用效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于信道感知和預測的多址接入方法。

基于信道感知和預測的多址接入方法是非授權用戶只有在感知到信道空閑時才能占用信道，非授權用戶進入傳輸過程，否則非授權用戶要一直偵聽信道；在傳輸過程中，非授權用戶一邊發送數據，一邊感知信道狀態，并根據感知結果、已經用去的傳輸時間、授權用戶占用信道的統計規律以及授權用戶的阻塞概率約束，進行非授權用戶傳輸過程期間的信道狀態和狀態持續時間的預測，直到預測的信道狀態為信道被授權用戶占用，非授權用戶進入退避過程；在退避過程中，非授權用戶僅感知信道狀態，并根據感知結果、已經用去的退避時間、授權用戶占用信道的統計規律以及授權用戶的阻塞概率約束，進行非授權用戶退避過程期間的信道狀態和狀態持續時間的預測，直到預測的信道狀態為信道空閑，非授權用戶進入傳輸過程；非授權用戶的傳輸過程和退避過程交替進行，其傳輸時間和退避時間不是固定的，由非授權用戶根據改進算法決定；非授權用戶采用遞歸誤差預測方法進行參數估計，使得非授權用戶不需要對某頻段進行長期觀察以獲得頻譜使用情況的統計參數。

所述非授權用戶進入傳輸過程包括如下步驟：

(a)在第i個時隙開始時，如果非授權用戶預測的授權用戶的狀態為空閑，預測的傳輸時間為T_dPⁱ，則非授權用戶進入傳輸狀態；

(b)如果在預測的傳輸時間T_dPⁱ內檢測到授權用戶的狀態從空閑變為忙，則認為第i個時隙終止，進入下一個時隙；第(i+1)個時隙的授權用戶的預測狀態為忙，更新第i個時隙的實際傳輸時間T_dRⁱ以及統計參數，并利用授權用戶占用信道的統計規律以及授權用戶的阻塞概率約束預測非授權用戶在第(i+1)個時隙的退避時間T_bPⁱ⁺¹；

(c)如果在預測的傳輸時間T_dPⁱ內沒有檢測到授權用戶狀態從空閑變為忙，則根據授權用戶占用信道的統計規律預測授權用戶的狀態；

(d)如果預測的授權用戶狀態為空閑，則根據授權用戶占用信道的統計規律以及授權用戶的阻塞概率約束預測剩余的傳輸時間T_dPⁱ；

(e)如果授權用戶的預測狀態為忙，則認為第i個時隙終止，進入下一個時隙；更新第i個時隙的實際傳輸時間T_dRⁱ以及統計參數，并利用授權用戶占用信道的統計規律以及授權用戶的阻塞概率約束預測非授權用戶在第(i+1)個時隙的退避時間T_bPⁱ⁺¹；