[發(fā)明專利]工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基于通感一體的服務(wù)質(zhì)量保障與頻譜共享方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210391764.2
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN115175199A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜清河;張力康;馬忠民;許春歌
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W28/22;H04W28/24;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明公開了一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基于通感一體的服務(wù)質(zhì)量保障與頻譜共享方法，包括：底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶同時(shí)傳輸時(shí)，次級用戶采用恒定發(fā)射功率的策略；底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶同時(shí)傳輸時(shí)，次級用戶采用自適應(yīng)發(fā)射功率的策略；頂層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶時(shí)域分離傳輸時(shí)采用固定時(shí)隙分配的策略；頂層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶時(shí)域分離傳輸時(shí)采用自適應(yīng)時(shí)隙分配的策略。本發(fā)明的方法能夠在底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)和頂層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中最大化次級用戶的吞吐量，并且同時(shí)滿足主用戶的服務(wù)質(zhì)量需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信感知一體化的研究領(lǐng)域，涉及一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基于通感一體的服務(wù)質(zhì)量保障與頻譜共享方法。

背景技術(shù)

在過去十年，認(rèn)知無線電已經(jīng)被證明是解決頻譜短缺和頻譜利用不充分問題的高效且有前途的技術(shù)，它能夠有效填補(bǔ)由靜態(tài)頻譜分配造成的頻譜空洞。傳統(tǒng)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，允許次級用戶使用主用戶的授權(quán)頻譜，但為了保護(hù)主用戶特權(quán)，要求主用戶不能感知次級用戶的存在，這限制了次級用戶，導(dǎo)致無法有效利用頻譜。頻譜感知由次級用戶執(zhí)行，用于發(fā)現(xiàn)頻譜空洞，但頻譜感知不夠準(zhǔn)確，無法避免次級用戶對主用戶的干擾，使主用戶的信道質(zhì)量下降。

為了進(jìn)一步提高頻譜利用的有效性，一類研究放松對次級用戶的限制，并使主用戶參與感知無限電網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。一方面，主用戶與次級用戶共享信道信息，這樣次級用戶可以根據(jù)這些信息使用相應(yīng)頻譜；另一方面，主用戶和次級用戶共同確定協(xié)作傳輸方案，優(yōu)化次級用戶性能，同時(shí)保證主用戶效益。雖然這些研究工作為頻譜使用提供新的方式，但關(guān)于主用戶和次級用戶協(xié)作的幾個(gè)關(guān)鍵問題仍未被徹底研究。第一，次級用戶對主用戶的影響通常用干擾功率描述，不能直接準(zhǔn)確反映主用戶的服務(wù)質(zhì)量狀況；第二，主用戶的服務(wù)質(zhì)量要求可能因?yàn)榉?wù)類型的不同而有顯著差別。因此，應(yīng)該基于主用戶服務(wù)質(zhì)量要求構(gòu)建統(tǒng)一的框架來制定次級用戶的策略；最后，在主用戶服務(wù)質(zhì)量約束下，主用戶與次級用戶共享多少資源、次級用戶如何幫助主用戶中繼傳輸更多資源。

為了解決以上問題，需提出一種在協(xié)作認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，能夠保護(hù)主用戶服務(wù)質(zhì)量的次級用戶頻譜接入方法，是一個(gè)十分可行的方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基于通感一體的服務(wù)質(zhì)量保障與頻譜共享方法，該方法能夠在底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)和頂層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中最大化次級用戶的吞吐量，并且同時(shí)滿足主用戶的服務(wù)質(zhì)量需求。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基于通感一體的服務(wù)質(zhì)量保障與頻譜共享方法包括：

底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶同時(shí)傳輸時(shí)，次級用戶采用恒定發(fā)射功率的策略；

底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶同時(shí)傳輸時(shí)，次級用戶采用自適應(yīng)發(fā)射功率的策略；

頂層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶時(shí)域分離傳輸時(shí)采用固定時(shí)隙分配的策略；

頂層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶和次級用戶時(shí)域分離傳輸時(shí)采用自適應(yīng)時(shí)隙分配的策略。

還包括：

通過有效容量指標(biāo)C(θ)描述主用戶服務(wù)質(zhì)量需求，θ代表服務(wù)質(zhì)量指數(shù)，其中，當(dāng)θ越大，則說明延時(shí)服務(wù)質(zhì)量需求越嚴(yán)格。

底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中主用戶和次級用戶同時(shí)傳輸過程中：

主用戶鏈路和次級用戶鏈路同時(shí)工作；

主用戶發(fā)射功率不變，次級用戶發(fā)射功率恒定或動(dòng)態(tài)調(diào)整；

主用戶和次級用戶根據(jù)彼此間的瞬時(shí)干擾，調(diào)整在每一時(shí)幀的傳輸速率；

主用戶和次級用戶接收機(jī)獨(dú)立解碼。

底層認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中主用戶和次級用戶同時(shí)傳輸時(shí)，次級用戶采用恒定發(fā)射功率的策略的具體過程為：