專利名稱：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的用戶信道接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中非授權(quán)用戶的信道接入方法。
背景技術(shù)：
認(rèn)知無線電技術(shù)是一項(xiàng)提高頻譜利用率的有效方法，它允許非授權(quán)用戶主動(dòng)感知頻譜，并臨時(shí)使用授權(quán)用戶暫時(shí)未占用的空白頻譜。當(dāng)授權(quán)用戶出現(xiàn)并要求使用該頻譜時(shí)， 非授權(quán)用戶需要釋放其占用的頻譜。對(duì)于非授權(quán)用戶這種臨時(shí)占用頻譜的工作方式，通常有兩種情況影響其工作。一種情況是，如果一個(gè)授權(quán)用戶想使用被一個(gè)非授權(quán)用戶已經(jīng)占用的頻道，而該非授權(quán)用戶又找不到其它可用的空閑頻道，該非授權(quán)用戶不得不中斷其正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)。而一旦該非授權(quán)用戶的業(yè)務(wù)中斷，則造成一些資源，包括能量、頻率等的浪費(fèi)，以及該非授權(quán)用戶服務(wù)質(zhì)量的降低。另一種情況是，當(dāng)所有的頻道都被占用，則一個(gè)新到的非授權(quán)用戶被阻止接入，即它得不到服務(wù)。為了描述非授權(quán)用戶的服務(wù)質(zhì)量，人們定義了認(rèn)知服務(wù)質(zhì)量等級(jí)(GoS)，該指標(biāo)由非授權(quán)用戶中斷概率和阻止概率聯(lián)合決定。在一定頻譜下，當(dāng)給定授權(quán)用戶業(yè)務(wù)負(fù)載以及非授權(quán)用戶業(yè)務(wù)負(fù)載時(shí)，可以計(jì)算非授權(quán)用戶的GoS指標(biāo)?？紤]到在實(shí)際應(yīng)用中，不同非授權(quán)用戶可能具有不同的業(yè)務(wù)類型。各業(yè)務(wù)類型對(duì)時(shí)延的要求不同。例如語音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)等，具有較高的實(shí)時(shí)性要求；而對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則實(shí)時(shí)性要求較低。對(duì)于一個(gè)正在進(jìn)行非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，如果當(dāng)前時(shí)刻被其它用戶(包括授權(quán)用戶和非授權(quán)用戶)打斷、 且其頻譜被其它用戶占用，只要在其容忍的時(shí)延范圍內(nèi)提供新的接入信道，則可認(rèn)為該非授權(quán)用戶沒有被中斷。同樣，對(duì)于一個(gè)準(zhǔn)備進(jìn)行非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，如果當(dāng)前沒有可分配的信道，但只要能夠在其容忍的時(shí)延范圍內(nèi)提供接入信道，則可認(rèn)為該非授權(quán)用戶沒有被阻止接入。由此可見，只要在該非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)容忍的時(shí)延范圍內(nèi)，提供非授權(quán)用戶的接入信道，則其中斷概率和阻止概率均不會(huì)增加?；谶@一情況，如何針對(duì)非授權(quán)用戶的不同業(yè)務(wù)特點(diǎn)，選擇合適的時(shí)延來為不同非授權(quán)用戶提供接入信道，使得非授權(quán)用戶的阻止概率和中斷概率同時(shí)降低，從而達(dá)到改善整個(gè)非授權(quán)用戶的GoS指標(biāo)，成為一個(gè)值得研究的問題?，F(xiàn)有非授權(quán)用戶頻譜分配方法如下(1)在文獻(xiàn)W. Ahmed, J. Gao, H. A. Suraweera,M. Faulkner. "Comments on Analysis of Cognitive Radio Spectrum Access with Optimal Channel Reservation,” IEEE Transactions on Wireless Communications，2009 中，作者提出了一種預(yù)留信道的方法， 有效降低了非授權(quán)用戶的中斷概率，然而該方法增大了非授權(quán)用戶的阻止概率。(2)在文獻(xiàn)Y. Zhang. “Dynamic spectrum access in cognitive radio wireless networks，，，in IEEE International Conference on Communications, May 2008 中，作者提出了一種緩存機(jī)制，顯著降低了非授權(quán)用戶的阻止概率，但是該方法增大了非授權(quán)用戶的中斷概率。由此可見，現(xiàn)有方法通常只能單方面降低非授權(quán)用戶的中斷概率或者阻止概率，不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)GoS指標(biāo)的改善。而且，現(xiàn)有方法沒有針對(duì)各非授權(quán)用戶對(duì)不同時(shí)延的要求， 進(jìn)行合理分配接入信道，因而使得整個(gè)非授權(quán)用戶的GoS指標(biāo)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的用戶信道接入方法，該方法可同時(shí)降低多種業(yè)務(wù)下的非授權(quán)用戶中斷概率和阻止概率，從而有效改善非授權(quán)用戶的GoS指標(biāo)。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的用戶信道接入方法，具體為判別當(dāng)前是否有空閑信道；若當(dāng)前沒有空閑信道，則判別是否有非授權(quán)用戶占用信道；若有非授權(quán)用戶占用信道，則判別新用戶所屬類型；若新用戶為授權(quán)用戶，則新用戶選擇一個(gè)非授權(quán)用戶U0的占用信道；判別非授權(quán)用戶U0是否為正在執(zhí)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶；若非授權(quán)用戶Utl是正在執(zhí)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，則判別是否有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道；若有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道，則非授權(quán)用戶Utl選擇進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U1的占用信道；判別緩存隊(duì)列是否滿；若緩存隊(duì)列未滿，則非授權(quán)用戶U1進(jìn)入緩存隊(duì)列等待，若緩存隊(duì)列滿，則非授權(quán)用戶U1被中斷。進(jìn)一步地，還包括步驟在判別新用戶所屬類型時(shí)，若新用戶為進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，則判別是否有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道；若有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道，則新用戶選擇進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U2的占用信道；判別緩存隊(duì)列是否滿；若緩存隊(duì)列未滿，則非授權(quán)用戶U2進(jìn)入緩存隊(duì)列等待，若緩存隊(duì)列滿，則非授權(quán)用戶U2被中斷。進(jìn)一步地，還包括步驟在判別新用戶所屬類型時(shí)，若新用戶為進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，則判別緩存隊(duì)列是否滿；若緩存隊(duì)列未滿，則新用戶進(jìn)入緩存隊(duì)列等待，若緩存隊(duì)列滿，則新用戶被阻止接入。進(jìn)一步地，還包括步驟若當(dāng)前有空閑信道，則新用戶選擇一個(gè)空閑信道。進(jìn)一步地，還包括步驟在判別是否有非授權(quán)用戶占用信道時(shí)，若沒有非授權(quán)用戶占用信道，則新用戶被阻止接入。進(jìn)一步地，還包括步驟在判別是否有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道時(shí)，若沒有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用信道，則非授權(quán)用戶Utl被中斷。本發(fā)明所述的方法是一種認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中非授權(quán)用戶的信道接入方法，該方法針對(duì)非授權(quán)用戶不同的業(yè)務(wù)時(shí)延要求，對(duì)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶進(jìn)行優(yōu)先分配信道，而對(duì)非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶進(jìn)行緩存處理，這樣保證在盡量不中斷非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶通信的同時(shí)，盡量減小實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶的中斷概率和阻止概率，從而提高整個(gè)非授權(quán)用戶的GoS服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。


圖1是授權(quán)用戶和非授權(quán)用戶信道占用示意圖；
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中非授權(quán)用戶的信道接入方法，設(shè)整個(gè)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的工作頻段共有N個(gè)信道，首先建立一個(gè)長(zhǎng)度為K的緩存隊(duì)列。新用戶分為授權(quán)用戶、進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶和進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶。圖1給出授權(quán)用戶、實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶以及非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶之間信道占用的關(guān)系圖。首先判別當(dāng)前是否有空閑信道，若當(dāng)前有空閑信道，則新用戶選擇一個(gè)空閑信道， 若當(dāng)前沒有空閑信道，則判別是否有非授權(quán)用戶占用信道，若沒有非授權(quán)用戶占用信道，則新用戶被阻止接入，若有非授權(quán)用戶占用信道，則判別新用戶所屬類型(1)當(dāng)新用戶為授權(quán)用戶新用戶選擇一個(gè)非授權(quán)用戶U0占用的信道，該非授權(quán)用戶Utl放棄該信道。放棄信道的非授權(quán)用戶Utl，如果其正在進(jìn)行的是非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，則該用戶尋找當(dāng)前頻段上其他空閑信道進(jìn)行接入；如果當(dāng)前頻段上沒有空閑信道，并且緩存隊(duì)列未滿，則該用戶暫時(shí)掛起其業(yè)務(wù)，并將其用戶號(hào)放入緩存隊(duì)列中；如果當(dāng)前頻段上沒有空閑信道，并且緩存隊(duì)列已滿，則該用戶中斷其業(yè)務(wù)。放棄信道的非授權(quán)用戶Utl，如果其正在進(jìn)行的是實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，則該用戶尋找當(dāng)前頻段上其他空閑信道進(jìn)行接入；如果當(dāng)前頻段上沒有空閑信道，并且也沒有被非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用的信道，則該用戶的業(yè)務(wù)被中斷；如果當(dāng)前頻段上沒有空閑信道，但是有被進(jìn)行非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用的信道，該用戶從這些信道中隨機(jī)選擇一個(gè)U1進(jìn)行占用，而被占用的非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U1則放棄該信道。如果此時(shí)緩存隊(duì)列未滿， 則該被占用的進(jìn)行非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U1將其進(jìn)行的業(yè)務(wù)掛起，并將其用戶號(hào)放入緩存隊(duì)列中；否則，中斷其業(yè)務(wù)。(2)當(dāng)新用戶為進(jìn)行實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶判別是否有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道，若有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道，則新用戶選擇進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U2的占用信道。而被占用的非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U2則放棄該信道。如果此時(shí)緩存隊(duì)列未滿，則該被占用的進(jìn)行非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U2將其進(jìn)行的業(yè)務(wù)掛起，并將其用戶號(hào)放入緩存隊(duì)列中；否則，中斷其業(yè)務(wù)。(3)當(dāng)新用戶為進(jìn)行非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶時(shí)判別緩存隊(duì)列是否滿，若緩存隊(duì)列未滿，則新用戶將其進(jìn)行的業(yè)務(wù)掛起，并將其用戶號(hào)放入緩存隊(duì)列中；否則，新用戶被阻止接入。
當(dāng)一個(gè)正在占用信道的授權(quán)用戶、或者非授權(quán)用戶完成其業(yè)務(wù)時(shí)，則所占用的信道釋放。如果緩存隊(duì)列中有用戶號(hào)，則最早的用戶號(hào)對(duì)應(yīng)的用戶將被分配該釋放的信道，并且在緩存隊(duì)列中刪掉該用戶號(hào)；如果隊(duì)列中沒有用戶號(hào)，則不做操作。如果用戶號(hào)在緩存隊(duì)列中存放的時(shí)間，超過門限T，則該用戶號(hào)被丟棄，所對(duì)應(yīng)的用戶則被中斷。下面通過借助實(shí)施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但以下實(shí)施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受這些實(shí)施例的限制。實(shí)施例1、假設(shè)整個(gè)工作頻段有10個(gè)信道，當(dāng)前時(shí)刻被授權(quán)用戶占用了 3個(gè)，被實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用了 3個(gè)，被非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用了 4個(gè)。緩存隊(duì)列最大長(zhǎng)度L為3，當(dāng)前長(zhǎng)度為2。2、假設(shè)當(dāng)前有一新的授權(quán)用戶需要接入信道，由于當(dāng)前沒有空閑信道，因此該授權(quán)用戶從7個(gè)非授權(quán)用戶占用的信道中隨機(jī)選擇一個(gè)進(jìn)行占用。假設(shè)其選擇的是實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用的信道，則該非授權(quán)用戶放棄信道，并將在4個(gè)非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用的信道中隨機(jī)選擇一個(gè)進(jìn)行占用。而被占用信道的非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶放棄信道，并掛起自己的業(yè)務(wù)，同時(shí)將自己的用戶號(hào)放入緩存隊(duì)列中。3、假設(shè)此時(shí)又有一新的實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶需要接入信道，由于當(dāng)前沒有空閑信道，因此該用戶從當(dāng)前3個(gè)非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用的信道中隨機(jī)選擇一個(gè)進(jìn)行占用。而被占用信道的非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶放棄信道，并且由于當(dāng)前緩存隊(duì)列已滿而中斷自己的業(yè)務(wù)。4、假設(shè)接著又有一新的非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶需要接入信道，由于當(dāng)前仍然沒有空閑信道，且緩存隊(duì)列已滿，所以該用戶被阻止接入。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的用戶信道接入方法，具體為 判別當(dāng)前是否有空閑信道；若當(dāng)前沒有空閑信道，則判別是否有非授權(quán)用戶占用信道； 若有非授權(quán)用戶占用信道，則判別新用戶所屬類型； 若新用戶為授權(quán)用戶，則新用戶選擇一個(gè)非授權(quán)用戶U0的占用信道； 判別非授權(quán)用戶Utl是否為正在執(zhí)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶；若非授權(quán)用戶U0是正在執(zhí)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，則判別是否有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道；若有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道，則非授權(quán)用戶Utl選擇進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用Pu1的占用信道； 判別緩存隊(duì)列是否滿；若緩存隊(duì)列未滿，則非授權(quán)用戶U1進(jìn)入緩存隊(duì)列等待，若緩存隊(duì)列滿，則非授權(quán)用戶U1 被中斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶信道接入方法，其特征在于，還包括步驟在判別新用戶所屬類型時(shí)，若新用戶為進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，則判別是否有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道；若有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道，則新用戶選擇進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶U2的占用信道； 判別緩存隊(duì)列是否滿；若緩存隊(duì)列未滿，則非授權(quán)用戶U2進(jìn)入緩存隊(duì)列等待，若緩存隊(duì)列滿，則非授權(quán)用戶U2 被中斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶信道接入方法，其特征在于，還包括步驟在判別新用戶所屬類型時(shí)，若新用戶為進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶，則判別緩存隊(duì)列是否滿；若緩存隊(duì)列未滿，則新用戶進(jìn)入緩存隊(duì)列等待，若緩存隊(duì)列滿，則新用戶被阻止接入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶信道接入方法，其特征在于，還包括步驟 若當(dāng)前有空閑信道，則新用戶選擇一個(gè)空閑信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶信道接入方法，其特征在于，還包括步驟在判別是否有非授權(quán)用戶占用信道時(shí)，若沒有非授權(quán)用戶占用信道，則新用戶被阻止接入。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶信道接入方法，其特征在于，還包括步驟在判別是否有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶正在占用信道時(shí)，若沒有進(jìn)行非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶占用信道，則非授權(quán)用戶隊(duì)被中斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的用戶信道接入方法，該方法優(yōu)先保證授權(quán)用戶，再針對(duì)非授權(quán)用戶不同的業(yè)務(wù)時(shí)延要求，對(duì)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶進(jìn)行優(yōu)先分配信道，而對(duì)非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶進(jìn)行緩存處理，這樣保證在盡量不中斷非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶通信的同時(shí)，盡量減小實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的非授權(quán)用戶的中斷概率和阻止概率，從而提高整個(gè)非授權(quán)用戶的GoS服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。
文檔編號(hào)H04W74/04GK102355740SQ201110306480
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者余亮, 江濤, 郭鵬 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)