本發(fā)明涉及無線通信領域，特別是涉及一種基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法及裝置。

背景技術：

中國移動2014年的耗電總量已經(jīng)達到171.8億千瓦時，隨著未來移動通信網(wǎng)絡規(guī)模的加速擴張，網(wǎng)絡的總能耗及相關運維投入將進一步增加。與此同時，霧霾等環(huán)境問題的持續(xù)惡化使得公眾對于傳統(tǒng)化石能源的粗放式使用空前關注。因此，如何構建低碳高效的新型無線通信網(wǎng)絡已經(jīng)成為無線通信領域亟待解決的關鍵問題之一。

可再生能源為解決無線通信網(wǎng)絡的高化石能耗提供新的解決方案，如圖1所示，在無線通信鏈路中，通過在發(fā)送端配置太陽能、風能等可再生能源的能量采集裝置，可以利用其所捕獲的可再生能源能量為節(jié)點供能，大幅度降低無線通信網(wǎng)絡對于傳統(tǒng)化石能源的消耗。然而，受時間、空間、天氣、環(huán)境等多方面因素的影響，風能、太陽能等可再生能源具有顯著的間歇性、波動性與隨機性等特點，造成可再生能源系統(tǒng)供能不穩(wěn)定，這將極大的影響基于可再生能源的無線通信系統(tǒng)的傳輸性能。因此，如何設計合理有效的無線傳輸技術，以降低由可再生能源供能引起的系統(tǒng)能量的不穩(wěn)定性是近年來無線通信領域的研究重點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法及裝置，以解決由可再生能源供能引起的系統(tǒng)能量的不穩(wěn)定性的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法，包括以下步驟：

非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點緩存授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)；

所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點監(jiān)聽到NACK信號；

所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點確定所述NACK信號對應的緩存數(shù)據(jù)；

所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點競爭接入；

所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點競爭成功后發(fā)送所述緩存數(shù)據(jù)。

可選的，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)。

可選的，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點發(fā)送所述緩存數(shù)據(jù)，具體包括：采用所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點自身存儲的能量，發(fā)送所述緩存數(shù)據(jù)。

基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法，包括以下步驟：

授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點向授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；

非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點緩存所述授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)；

所述授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點確定對所述發(fā)送數(shù)據(jù)譯碼失敗；

所述授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點向所述授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點發(fā)送NACK信號；

所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點監(jiān)聽到所述NACK信號；

所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點競爭接入；

所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點競爭成功后發(fā)送所述NACK信號對應的緩存數(shù)據(jù)。

本申請還提供了一種基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸裝置，所述裝置為非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點，包括：

數(shù)據(jù)緩存單元，用于緩存授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)；

監(jiān)聽單元，用于監(jiān)聽NACK信號；

緩存數(shù)據(jù)確定單元，用于確定所述NACK信號對應的緩存數(shù)據(jù)；

競爭接入單元，用于競爭接入；

緩存數(shù)據(jù)發(fā)送單元，用于發(fā)送所述緩存數(shù)據(jù)。

可選的，所述緩存數(shù)據(jù)發(fā)送單元，具體包括：緩存數(shù)據(jù)發(fā)送子單元，用于采用所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點自身存儲的能量，發(fā)送所述緩存數(shù)據(jù)。

可選的，所述緩存數(shù)據(jù)發(fā)送單元以廣播方式發(fā)送緩存數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：本申請通過設計一種授權網(wǎng)絡用戶與非授權網(wǎng)絡用戶之間的能量轉移和機會轉移的非對稱多點協(xié)同傳輸策略，根據(jù)授權網(wǎng)絡用戶和非授權網(wǎng)絡用戶的傳輸非對稱性，設計優(yōu)化非授權網(wǎng)絡用戶的數(shù)據(jù)監(jiān)聽轉發(fā)機制和頻譜接入控制機制，實現(xiàn)可再生能源能量與頻譜接入機會對等交換，降低了由可再生能源引起的系統(tǒng)供能的不穩(wěn)定性，在保證授權網(wǎng)絡用戶服務質量的同時，最大化認知無線網(wǎng)絡的總體性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為基于可再生能源的大規(guī)模認知無線網(wǎng)絡模型；

圖2為本發(fā)明的基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法實施例1的流程圖；

圖3為本發(fā)明的基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法實施例2的流程圖；

圖4為本發(fā)明的基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸裝置的結構框圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法及裝置，以解決由可再生能源供能引起的系統(tǒng)能量不穩(wěn)定性的問題。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，根據(jù)隨機幾何理論，假定網(wǎng)絡中的授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點和非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點分別服從均勻泊松點過程，且彼此相互獨立。其中授權網(wǎng)絡用戶和非授權網(wǎng)絡用戶的對可再生能源的能量采集和存儲是相同的，但是認知無線網(wǎng)絡中授權、非授權網(wǎng)絡用戶接入權限具有非對稱性特性。授權網(wǎng)絡用戶具有較高的傳輸優(yōu)先級，其能量消耗較快，非授權網(wǎng)絡用戶僅能夠通過探測頻譜空洞進行機會接入，其能量消耗較慢，所存儲的可再生能源能量無法被充分利用。因此，我們將發(fā)掘利用上述非對稱性特性，設計實現(xiàn)非授權、授權網(wǎng)絡用戶之間的可再生能源能量與頻譜接入機會的對等交換策略，解決由可再生能源引起的節(jié)點供能的波動，提高可再生能源的無線通信系統(tǒng)傳輸性能，提升網(wǎng)絡傳輸?shù)挠行耘c可靠性，為下一代無線通信網(wǎng)絡的規(guī)劃與部署提供堅實的理論基礎。

實施例1

圖2為本發(fā)明的基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法實施例1的流程圖，具體步驟如下：

步驟101，非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點緩存授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)；其中，授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點以廣播形式發(fā)送數(shù)據(jù)，使得非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點可以對其發(fā)送數(shù)據(jù)進行緩存。

步驟102，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點監(jiān)聽到NACK信號；非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點有監(jiān)聽功能，實時對NACK信號進行監(jiān)聽。

步驟103，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點確定所述NACK信號所對應的緩存數(shù)據(jù)；

步驟104，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點競爭接入，具體包括以下步驟：

步驟1041，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點檢測空閑頻譜；

步驟1042，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點生成避退時間。

步驟105，所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點競爭成功后以廣播形式發(fā)送所述緩存數(shù)據(jù)。其中所述非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點采用自身存儲的能量，發(fā)送所述緩存數(shù)據(jù)。

實施例2

圖3為本發(fā)明的基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸方法實施例2的流程圖；實施例2是在實施例1的基礎上進一步擴展到整個網(wǎng)絡模型的其它執(zhí)行主體，將授權網(wǎng)絡用戶和非授權網(wǎng)絡用戶之間的關系進一步說明，具體步驟如下：

步驟201，授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點以廣播形式向目標授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟202，非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點緩存授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)。授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點對其目標授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點進行數(shù)據(jù)發(fā)送，為保證數(shù)據(jù)有效傳輸，假定目標授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點周圍的非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點會根據(jù)其接收信號的強弱對該數(shù)據(jù)進行符號緩存。其中，存授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)的非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點并不唯一，可以是多個，但是由于所處位置不同，對發(fā)送數(shù)據(jù)的符號緩存也并不相同。

步驟203，授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點確定對發(fā)送數(shù)據(jù)譯碼失敗，導致授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點無法對發(fā)送數(shù)據(jù)信息進行正確譯碼的原因有很多，這里僅僅以授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的能量供應不足為例。

步驟204，授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點以廣播形式向授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點反饋NACK信號；NACK信號表示授權網(wǎng)絡用戶接收節(jié)點無法對接收的數(shù)據(jù)進行正確譯碼。

步驟205：非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點監(jiān)聽到NACK信號；由于非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點實時監(jiān)聽周圍的信號，當監(jiān)聽到NACK信號后，會確認接收到的NACK信號所對應的的發(fā)送數(shù)據(jù)是哪一個。和步驟203相同，監(jiān)聽到NACK信號的非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點也不止一個。

步驟206：非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點探測頻譜空洞，并根據(jù)相應的位置和能量狀態(tài)等信息在下一時隙開始階段隨機生成退避時間(back-off timer)，進行競爭接入；多個非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點進行競爭，位置不同和能量不同的非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的競爭成功的概率也不相同。

步驟207，非活動非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點競爭成功后發(fā)送所述NACK信號所對應的緩存數(shù)據(jù)。為了節(jié)省能量消耗，相關授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點將不再進行數(shù)據(jù)重傳發(fā)送。在非授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點為授權網(wǎng)絡用戶進行數(shù)據(jù)重傳后，作為能量轉移的回報，無論數(shù)據(jù)傳輸是否成功，將獲得與授權網(wǎng)絡用戶相同的頻譜接入權限，并因此獲得提供更多的頻譜接入機會，實現(xiàn)能量與機會的對等交換。如此一來，可再生能源能量從非授權網(wǎng)絡用戶轉移到了授權網(wǎng)絡用戶，提升了授權網(wǎng)絡用戶的傳輸性能。

實施例3

如圖4所示的基于可再生能源認知無線網(wǎng)絡協(xié)同傳輸裝置的結構框圖，包括：數(shù)據(jù)緩存單元301、監(jiān)聽單元302、緩存數(shù)據(jù)確定單元303、競爭接入單元304、緩存數(shù)據(jù)發(fā)送單元305、能量采集和存儲單元306。該裝置具體應用于基于可再生能源的協(xié)同傳輸方法中的非授權網(wǎng)絡用戶的發(fā)射節(jié)點。

授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點以廣播的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，非授權網(wǎng)絡用戶的發(fā)射節(jié)點的數(shù)據(jù)緩存單元301實時緩存授權網(wǎng)絡用戶發(fā)射節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)，當監(jiān)聽單元302監(jiān)聽到NACK信號以后，緩存數(shù)據(jù)確定單元303確定所述NACK信號所對應的緩存數(shù)據(jù)；競爭接入單元304對上述緩存數(shù)據(jù)進行分析，然后檢測空閑頻譜，生成避退時間，競爭接入；如果競爭成功，則緩存數(shù)據(jù)發(fā)送單元305發(fā)送NACK信號對應的緩存數(shù)據(jù)。其中，緩存數(shù)據(jù)發(fā)送單元以廣播方式發(fā)送緩存數(shù)據(jù)。

能量采集和存儲單元306，用于采集和存儲可再生能源，并且對能量的采集和存儲服從隨機過程。能量采集和存儲單元306為數(shù)據(jù)緩存單元301、監(jiān)聽單元302、緩存數(shù)據(jù)確定單元303、競爭接入單元304和緩存數(shù)據(jù)發(fā)送單元305提供能量。

本申請是通過對授權網(wǎng)絡用戶進行監(jiān)聽，非授權網(wǎng)絡用戶將會緩存授權網(wǎng)絡用戶所發(fā)出的數(shù)據(jù)信息，并在授權網(wǎng)絡用戶傳輸失敗時，轉發(fā)該緩存數(shù)據(jù)以提升授權網(wǎng)絡用戶的傳輸性能，并節(jié)省授權網(wǎng)絡用戶的能量消耗。通過上述協(xié)同轉發(fā)的方法，可再生能源能量將從非授權網(wǎng)絡用戶轉移到授權網(wǎng)絡用戶。同時，作為能量轉移的回報，對于參與數(shù)據(jù)信息轉發(fā)的非授權網(wǎng)絡用戶，認知無線網(wǎng)絡將在其下一非授權申請頻譜接入時，賦予其與授權網(wǎng)絡用戶同等的接入優(yōu)先權，并因此為其提供更多的頻譜接入機會。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。