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      認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于主用戶保護(hù)的路由和時(shí)隙分配方法

      文檔序號(hào):7855594閱讀:481來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于主用戶保護(hù)的路由和時(shí)隙分配方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種在分布式認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中次級(jí)用戶節(jié)點(diǎn)間的路由和時(shí)隙的分配方法和機(jī)制,特別是提供了一種基于主用戶保護(hù) 的分布式路由和時(shí)隙分配方法。
      背景技術(shù)
      隨著移動(dòng)通信用戶和業(yè)務(wù)量的急劇增加,現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)的頻率資源利用已接近極限。然而,在一些電視頻段,頻譜資源的利用率卻十分低下。認(rèn)知無(wú)線電就是為了解決頻譜資源的有效利用問(wèn)題而提出的一種智能的無(wú)線通信技術(shù)。在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中,次級(jí)用戶(Secondary Users, SUs)可以在不對(duì)主用戶(Primary Users, PUs)造成過(guò)量干擾的情況下,使用主用戶的頻譜進(jìn)行通信。在現(xiàn)有的關(guān)于認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究中,主要是針對(duì)Overlay的頻譜使用模式。在Overlay模式下,次級(jí)用戶需要感知主用戶的頻譜空穴。當(dāng)次級(jí)用戶發(fā)現(xiàn)主用戶不使用授權(quán)頻帶時(shí)進(jìn)行頻譜的接入。但是在Overlay模式下SUs不僅需要具有精準(zhǔn)的頻譜感知能力(這對(duì)SUs的天線設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)),而且需要占用部分可用時(shí)隙進(jìn)行頻譜感知。次級(jí)用戶的另一種頻譜使用方式是Underlay模式,在該模式下次級(jí)用戶可以在不超過(guò)主用戶干擾門(mén)限的前提下使用主用戶的頻譜。這種模式下次級(jí)用戶不需要進(jìn)行精確的頻譜感知,但是需要進(jìn)行接入或者功率控制,以避免對(duì)主用戶造成過(guò)量的干擾。同時(shí),為了進(jìn)一步降低對(duì)主用戶的影響,次級(jí)用戶必須降低發(fā)射功率,這就要求次級(jí)用戶必須組成具有多跳性質(zhì)的認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。在認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中,由于節(jié)點(diǎn)之間的接入沖突以及并發(fā)傳輸會(huì)使得對(duì)主用戶的干擾累積值超過(guò)門(mén)限,因此次級(jí)用戶需要使用時(shí)隙化的接入機(jī)制,并通過(guò)合理的選擇自己的通信時(shí)隙從而避免接入沖突、減小并發(fā)傳輸對(duì)主用戶造成的干擾累積值。在認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中次級(jí)用戶的路徑和時(shí)隙分配策略的求解本身是個(gè)N-P難問(wèn)題?,F(xiàn)有的通過(guò)混合整數(shù)規(guī)劃模型求解的方法是屬于集中式的解法,不僅復(fù)雜度高而且求解效果不理想,也有文獻(xiàn)給出了一種考慮次級(jí)用戶和主用戶覆蓋范圍交疊的面積最小為測(cè)度的路由策略,但是其路由測(cè)度沒(méi)有考慮次級(jí)用戶的吞吐量,導(dǎo)致次級(jí)用戶網(wǎng)絡(luò)吞吐量低。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是為了解決在不對(duì)主用戶造成過(guò)量干擾的前提下,認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的次級(jí)用戶通過(guò)合理選擇路徑和時(shí)隙,以獲得盡量高的吞吐量的問(wèn)題;鑒于此,本發(fā)明提出了一種分布式的路由和時(shí)隙分配方案,節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)局部信息的交互,可以尋找到既能滿足主用戶干擾門(mén)限限制同時(shí)又能夠增大次級(jí)用戶吞吐量的路由和時(shí)隙分配方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其特殊之處在于以下步驟之中I)綜合次級(jí)用戶對(duì)主用戶干擾和次級(jí)用戶吞吐量這兩個(gè)因素,設(shè)計(jì)路徑測(cè)度,進(jìn)行反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程;2)在已經(jīng)選定的路徑上對(duì)路徑的瓶頸容量鏈路進(jìn)行迭代分配時(shí)隙,提升次級(jí)用戶的吞吐量。在上述方案中,步驟I)的具體操作如下1-1)需要通信的認(rèn)知源節(jié)點(diǎn)S初始化路由請(qǐng)求消息RREQ (Route REQuest)中的路徑測(cè)度值PCost置為O并使用控制收發(fā)機(jī)在公共控制信道上廣播該RREQ;1-2)當(dāng)中間節(jié)點(diǎn)j收到從節(jié)點(diǎn)i發(fā)送的請(qǐng)求消息RREQ時(shí),計(jì)算鏈路Iu的鏈路測(cè)度
      權(quán)利要求
      1.一種認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于主用戶保護(hù)的路由和時(shí)隙分配方法,其特征在于,包括如下步驟 1)需要通信的認(rèn)知源節(jié)點(diǎn)初始化路徑測(cè)度為O,定義路徑測(cè)度為路徑中所有鏈路測(cè)度的和;發(fā)送路由請(qǐng)求包RREQ ; 2)當(dāng)中間節(jié)點(diǎn)j收到從節(jié)點(diǎn)i發(fā)送的請(qǐng)求消息RREQ時(shí),計(jì)算鏈路Iu的鏈路測(cè)度; 3)判斷該節(jié)點(diǎn)j是否為目的節(jié)點(diǎn)如果是,則選擇路徑測(cè)度最小的路徑,并發(fā)送路由回復(fù)包RREP,繼續(xù)執(zhí)行步驟4);如不是,則更新路徑鏈路測(cè)度并進(jìn)行RREQ的轉(zhuǎn)發(fā),同時(shí)建立反向路由回到步驟2); 4)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)接收到RREP后,該節(jié)點(diǎn)首先判斷自己是否為源節(jié)點(diǎn)如果是,則RREP數(shù)據(jù)包中包含的路徑即為選定的路徑,執(zhí)行步驟5)到步驟7)中的時(shí)隙分配算法;如不是則將節(jié)點(diǎn)信息添加進(jìn)RREP包,沿反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)RREP包,返回步驟4); 5)初始化所述選定路徑中每個(gè)鏈路的平均吞吐量AvrCap(Iij); 6)更新所述選定路徑上每條鏈路在時(shí)隙周期內(nèi)的平均吞吐量,并取其中平均吞吐量最小的鏈路為瓶頸鏈路Iij ; 7)判斷所述瓶頸鏈路Iij在可用時(shí)隙內(nèi)工作是否會(huì)使累計(jì)干擾超過(guò)主用戶門(mén)限,如果存在一個(gè)可用時(shí)隙t使得該瓶頸鏈路對(duì)主用戶的累積干擾功率低于主用戶的干擾門(mén)限,則將該時(shí)隙分配給該瓶頸鏈路,并記鏈路在該時(shí)隙內(nèi)的吞吐量等于鏈路的容量,即fut=Cap(lu),返回步驟6);否則,時(shí)隙分配結(jié)束,執(zhí)行步驟8); 8)源節(jié)點(diǎn)將時(shí)隙分配結(jié)果通過(guò)時(shí)隙分配包發(fā)送給鏈路上的各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到確認(rèn)包之后,進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于主用戶保護(hù)的路由和時(shí)隙分配方法,其特征在于 所述步驟4)中的“更新路徑測(cè)度并進(jìn)行RREQ的轉(zhuǎn)發(fā)”具體為需要通信的認(rèn)知源節(jié)點(diǎn)s初始化路由請(qǐng)求消息RREQ (中的路徑測(cè)度值PCost置為O ;鏈路Iu的鏈路測(cè)度為
      3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中基于主用戶保護(hù)的路由和時(shí)隙分配方法,其特征在于,所述步驟6)的具體方法如下 計(jì)算每條鏈路的容量Cap (Iij)為
      全文摘要
      本發(fā)明針對(duì)分布式認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)提供了一種基于主用戶保護(hù)的路由和時(shí)隙分配方法。該方法首先通過(guò)設(shè)計(jì)合理的鏈路測(cè)度和路由信息傳播機(jī)制為網(wǎng)絡(luò)中的次級(jí)用戶尋找一條源到目的節(jié)點(diǎn)的通信路徑;然后在考慮不對(duì)主用戶造成過(guò)量干擾的前提下,利用時(shí)隙分配方法對(duì)路徑中的吞吐量瓶頸鏈路進(jìn)行增流,從而提高網(wǎng)絡(luò)中次級(jí)用戶的吞吐量。該方法通過(guò)路由和時(shí)隙的合理分配,能夠解決分布式認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的次級(jí)用戶和主用戶同時(shí)使用主用戶的授權(quán)頻帶而不對(duì)主用戶造成過(guò)量干擾的問(wèn)題。理論分析和仿真結(jié)果表明同現(xiàn)有的路由算法相比,該方法可以降低計(jì)算復(fù)雜度的同時(shí)有效地提升次級(jí)用戶的吞吐量。
      文檔編號(hào)H04W16/10GK102724669SQ20121019092
      公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
      發(fā)明者任品毅, 孫黎, 杜清河, 王熠晨, 陳浩, 齊備 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)
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