[发明专利]认知无线电网络中的用户信道接入方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络通信技术领域，尤其涉及一种认知无线电网络中非授权用户的信道接入方法。

背景技术

认知无线电技术是一项提高频谱利用率的有效方法，它允许非授权用户主动感知频谱，并临时使用授权用户暂时未占用的空白频谱。当授权用户出现并要求使用该频谱时，非授权用户需要释放其占用的频谱。对于非授权用户这种临时占用频谱的工作方式，通常有两种情况影响其工作。一种情况是，如果一个授权用户想使用被一个非授权用户已经占用的频道，而该非授权用户又找不到其它可用的空闲频道，该非授权用户不得不中断其正在进行的业务。而一旦该非授权用户的业务中断，则造成一些资源，包括能量、频率等的浪费，以及该非授权用户服务质量的降低。另一种情况是，当所有的频道都被占用，则一个新到的非授权用户被阻止接入，即它得不到服务。

为了描述非授权用户的服务质量，人们定义了认知服务质量等级(GoS)，该指标由非授权用户中断概率和阻止概率联合决定。在一定频谱下，当给定授权用户业务负载以及非授权用户业务负载时，可以计算非授权用户的GoS指标。考虑到在实际应用中，不同非授权用户可能具有不同的业务类型。各业务类型对时延的要求不同。例如语音业务、视频业务等，具有较高的实时性要求；而对于数据业务，则实时性要求较低。对于一个正在进行非实时性业务的非授权用户，如果当前时刻被其它用户(包括授权用户和非授权用户)打断、且其频谱被其它用户占用，只要在其容忍的时延范围内提供新的接入信道，则可认为该非授权用户没有被中断。同样，对于一个准备进行非实时性业务的非授权用户，如果当前没有可分配的信道，但只要能够在其容忍的时延范围内提供接入信道，则可认为该非授权用户没有被阻止接入。由此可见，只要在该非实时性业务容忍的时延范围内，提供非授权用户的接入信道，则其中断概率和阻止概率均不会增加。基于这一情况，如何针对非授权用户的不同业务特点，选择合适的时延来为不同非授权用户提供接入信道，使得非授权用户的阻止概率和中断概率同时降低，从而达到改善整个非授权用户的GoS指标，成为一个值得研究的问题。现有非授权用户频谱分配方法如下：

(1)在文献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，作者提出了一种预留信道的方法，有效降低了非授权用户的中断概率，然而该方法增大了非授权用户的阻止概率。

(2)在文献Y.Zhang.“Dynamic spectrum access in cognitive radio wireless networks，”in IEEE International Conference on Communications，May 2008中，作者提出了一种缓存机制，显著降低了非授权用户的阻止概率，但是该方法增大了非授权用户的中断概率。

由此可见，现有方法通常只能单方面降低非授权用户的中断概率或者阻止概率，不能实现整个GoS指标的改善。而且，现有方法没有针对各非授权用户对不同时延的要求，进行合理分配接入信道，因而使得整个非授权用户的GoS指标受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种认知无线电网络的用户信道接入方法，该方法可同时降低多种业务下的非授权用户中断概率和阻止概率，从而有效改善非授权用户的GoS指标。

认知无线电网络中的用户信道接入方法，具体为：

判别当前是否有空闲信道；

若当前没有空闲信道，则判别是否有非授权用户占用信道；

若有非授权用户占用信道，则判别新用户所属类型；

若新用户为授权用户，则新用户选择一个非授权用户U₀的占用信道；

判别非授权用户U₀是否为正在执行实时业务的非授权用户；

若非授权用户U₀是正在执行实时业务的非授权用户，则判别是否有进行非实时业务的非授权用户正在占用信道；

若有进行非实时业务的非授权用户正在占用信道，则非授权用户U₀选择进行非实时业务的非授权用户U₁的占用信道；

判别缓存队列是否满；