[發明專利]無線電網絡隨機周期性媒體訪問控制協議實現的方法

無效

• 申請號: 200910056328.4
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101631325A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 王新兵;薛東岳;顧深;甘小鶯;徐友云
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W28/26;H04W74/08;H04W80/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種通信技術領域的方法，具體是一種無線電網絡隨機周期性 媒體訪問控制協議實現的方法。

背景技術

無線設備的滲透和無線服務的快速增長不斷地對有限的頻譜資源提出了更 高的要求。事實上，大部分適用于地面無線通信的頻帶已經被分配給獲得許可 的現有用戶。傳統靜態頻譜分配網絡中，每個頻帶/信道都專門分配給一個服務 和這個服務的授權用戶(licensed?user)。但是現在的靜態頻譜分配卻造成了 大量的頻譜浪費，美國聯邦委員會指出6GHz以下的被許可頻譜中有超過60％未 被利用或未被合理利用。認知無線電(Cognitive?Radio)是解決無線網絡中主 要用戶(PU，即授權用戶)頻譜利用率低的一個有效技術，并于近年成為全世 界各個無線研究組所密切關注的研究方向之一。網絡中次級用戶(SU，即非授 權用戶)在PU空閑的前提下可以選擇使用此帶寬。但同時，如果SU的傳輸影 響了PU的正常傳輸，則又得不償失。所以對PU和信道狀態進行模型化和分類 是相當重要的。有了網絡主要用戶的許可，配備有認知無線電的次級用戶可以 在主要用戶空閑時在主要用戶的頻譜上傳送數據。

非時隙傳輸具有更強的普遍性，PU可以有不同的分布(包括等間隔時隙傳 輸)，但這同時也對SU的傳輸提出了更強的要求。S.Huang等人在2008年的 INFOCOM會議中發表的“Opportunistic?spectrum?access?in?cognitive?radio networks”(在認知無線電網絡中的隨機頻譜介入)，結合PU和SU的傳輸沖突 率，提出了較合理的非時隙傳輸策略，但其中假設了PU傳輸為泊松流、服務時 間為任意分布。在MAC協議的設計方面，不少之前的研究都基于網絡中的額外 專署控制信道，在此信道上進行SU控制信號交換；但是這在信道數較少的網絡 反而易造成頻譜的浪費。

經對現有技術文獻的檢索發現，Y.R.Kondareddy和P.Agrawal在2008 年IEEE?ICC會議上發表的“Synchronized?MAC?Protocol?for?Multi-hop Cognitive?Radio?Networks”旨在解決控制信道問題和多信道隱藏節點問題， 但在具體設計上假設每個SU配有兩個收發機，這在物理層增加了開銷。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提出了一種無線電網絡隨機周期性媒體 訪問控制協議(Opportunistic?Periodic?MAC?Protocol，簡稱OP-MAC)實現的 方法。本發明中每個SU只需要配備一個半雙工收發機，還能夠獲得更高的頻譜 利用率。

本發明是通過如下技術方案實現的：

本發明包括如下步驟：

步驟1、在網絡初始化后，所有SU同步并周期型地重復一個由OP-MAC指定 的工作周期T_p；

步驟2、在OP-MAC的工作周期中首先由SU對網絡中的信道進行監聽；

步驟3、然后SU分別進行被監聽信道的結果匯報，使網絡中所有SU共享被 監聽的空閑信道的信息；

步驟4、進一步由SU進行競爭，預留可用空閑信道；

步驟5、最后在傳輸預留階段競爭成功的SU進行數據傳輸。

所述的網絡初始化，是指在認知無線電網絡的形成中，第一個加入網絡的 SU將時間分為N個微時隙，對應N個信道，這個SU在每個信道及其對應時隙傳 輸一個信標信息。

所述的監聽，當SU在每個信道及其對應時隙傳輸一個信標信息后，其他加 入的SU任意選擇一條信道并進行監聽，直到收到這個信標信息并和第一個SU 同步；在SU同步后，每個SU必須選擇一個信道組成一個“監聽對”，并和其他 SU交換這個監聽對的信息，設置監聽對是為了讓SU專門檢測并記錄對應信道中 PU的活動情況；如果一個SU無法在N個微時隙內收到信標信息，那么它成為第 一個SU并傳送信標信息。

所述的N個微時隙，以N×T_ms表示，每個微時隙都有一個SU匯報它所監聽 信道的情況，如果該信道空閑，則對應SU在該信道上發送一個信標信號；如果 該信道繁忙，則對應SU不發送信號；在同一個微時隙中，其余SU監聽此信道， 如果收到信標信號，則所有SU都將知道此信號空閑；在經過N×T_ms后，SU將知 道所有信道的可用信息及監聽SU的信息。