[發(fā)明專利]一種全雙工認知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動態(tài)頻譜訪問方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011630282.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112821969B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦航;楊強
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382;H04L5/14
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

本發(fā)明提供一種全雙工認知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動態(tài)頻譜訪問方法及裝置，該方法包括：結(jié)合全雙工認知，建立雙信道射頻前端；使用時隙策略，建立能量受限的底層和交織的混合模式；獲得感知階段和傳輸階段能量消耗和采樣；計算錯誤報警和沖突檢測的概率；建立全雙工的離散四狀態(tài)馬爾可夫轉(zhuǎn)移過程；將有限能量有效地分配給感知和傳輸，來最大化流量；根據(jù)有限數(shù)量的感知樣本，窮舉搜索找到最佳解。通過本方案可以實現(xiàn)更快的頻譜感知和更可靠的動態(tài)頻譜訪問，提高數(shù)據(jù)傳輸流量，保障沖突檢測的可靠性，實現(xiàn)在能量限制下優(yōu)化次用戶的信息傳遞速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及認知無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其涉及一種全雙工認知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動態(tài)頻譜訪問方法及裝置。

背景技術(shù)

認知無線網(wǎng)絡(luò)致力于有效利用頻譜來解決頻譜稀缺問題，并探索認知功能，開發(fā)用于智能通信網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)無線電。當前，大多數(shù)通信系統(tǒng)由硬件定義，具有固定資源，在預(yù)分配的頻帶中運行。作為研究熱點，認知無線網(wǎng)絡(luò)將傳統(tǒng)無線電轉(zhuǎn)換為可重構(gòu)的通信，具有自適應(yīng)的感知和傳輸功能。

認知無線網(wǎng)絡(luò)旨在高效利用頻譜資源，是一種很有前途的動態(tài)頻譜訪問技術(shù)，由次用戶(SU)與主用戶(PU)組成。主用戶獲得授權(quán)頻譜，次用戶需要借用主用戶頻譜，才能進行數(shù)據(jù)傳輸。其中，次用戶使用三種主要動態(tài)頻譜訪問技術(shù)，即底層(underlay)、覆蓋(overlay)和交織(interweave)，其中，在底層方法中，次用戶與主用戶并發(fā)傳輸，同時主用戶的通信不受影響；在覆蓋方法中，次用戶與主用戶并發(fā)傳輸，次用戶的功率不僅分配用于次用戶網(wǎng)絡(luò)，而且充當主用戶網(wǎng)絡(luò)的中繼；在交織方法中，次用戶與主用戶網(wǎng)絡(luò)共存，當次用戶識別出頻譜空洞，會伺機傳輸數(shù)據(jù)。

認知無線網(wǎng)絡(luò)的兩個功能是感知和傳輸。常規(guī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，頻譜感知在數(shù)據(jù)傳輸之前的時隙執(zhí)行，是以半雙工模式操作。認知無線網(wǎng)絡(luò)在該模式采用了先聽后說協(xié)議，一個射頻信道用于感知和數(shù)據(jù)傳輸。盡管半雙工操作模式被廣泛使用，但仍存在兩個關(guān)鍵問題：一是由于感知時隙縮短了數(shù)據(jù)傳輸時間，導(dǎo)致流量也相應(yīng)降低；二是由于感知不連續(xù)，檢測的可靠性受到損害，使得在數(shù)據(jù)傳輸時隙期間，認知無線網(wǎng)絡(luò)無法檢測到主用戶狀態(tài)變化，易導(dǎo)致沖突。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種全雙工認知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動態(tài)頻譜訪問方法及裝置，以解決現(xiàn)有認知無線網(wǎng)絡(luò)傳輸流量低且易產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突的問題。

在本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種全雙工認知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動態(tài)頻譜訪問方法，包括：

建立雙信道射頻前端、頻譜感知模塊和認知引擎模塊，所述射頻前端包括全雙工操作和控制；

使用時隙策略，將時間劃分為多個幀，根據(jù)每個幀中的感知結(jié)果，確定頻譜訪問狀態(tài)，并建立能量受限的底層與交織混合的數(shù)據(jù)傳輸模式；

獲取數(shù)據(jù)感知階段和數(shù)據(jù)傳輸階段的能量消耗及感知采樣；

分別計算不同模式下錯誤報警和沖突檢測的概率；

建立全雙工的離散四狀態(tài)馬爾可夫轉(zhuǎn)移模型；

將有限能量分配給感知過程和傳輸過程，最大化流量；

根據(jù)有限感知樣本，窮舉得到最優(yōu)解，以得到頻譜訪問結(jié)果。

在本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種全雙工認知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動態(tài)頻譜訪問裝置，包括：

構(gòu)建單元，用于建立雙信道射頻前端、頻譜感知模塊和認知引擎模塊，所述射頻前端包括全雙工操作和控制；

建立單元，用于使用時隙策略，將時間劃分為多個幀，根據(jù)每個幀中的感知結(jié)果，確定頻譜訪問狀態(tài)，并建立能量受限的底層與交織混合的數(shù)據(jù)傳輸模式；

獲取單元，用于獲取數(shù)據(jù)感知階段和數(shù)據(jù)傳輸階段的能量消耗及感知采樣；

計算單元，用于分別計算不同模式下錯誤報警和沖突檢測的概率；