[发明专利]基于动态协作的QoS敏感的数据传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种认知无线电的协作传输方法，具体地，涉及一种基于动态协作的QoS(Quality of Service，服务质量)敏感的数据传输方法及系统。

背景技术

无线传感器网络在当前的频谱管理机制下，绝大部分的频谱资源都通过授权方式分配给了主用户(PU，Primary User)，由于授权频谱不能被认知用户(SU，Secondary User)所使用，因此导致认知用户的可用带宽资源无法保证。与未授权频谱资源日益稀缺的严峻形势不同，授权频谱在实际应用中缺存在大量的富余。根据美国联邦通信委员会(FCC，Federal Communication Committee)的调查报告表明：在纽约，30MHz-3GHz频段的实际利用率仅仅为13.1％，此外，我国的授权频谱利用率一般都在30％之下。

资源分配问题一直以来都是无线网络的研究特点，直接关系到网络整体性能。在复杂动态的认知无线电网络中，资源分配不均衡问题比传统的无线网络更加严重。由于网络中的主用户地理位置、通信需求的动态性，以及认知用户机会式频谱接入的特性，使得认知用户的可用频谱无法均衡的分配。为了更加合理的对带宽资源进行分配，频谱共享技术被提出并应用到无线网络中。但是频谱的切换又成为频谱分配技术发展过程中的又一大难题。因为频谱的过度切换既对主用户的QoS造成影响，同时也会影响认知用户的数据完整性。

如前所述，在频谱资源受限的情况下，协作通信技术可以在一定程度上提升数据传输的QoS。它可以有效的克服衰落，提高无线通信的传输可靠性、网络连通性和区域覆盖，节点通过认知寻找，挖掘网络中闲置的可用频谱资源，通过节点间协作则可以进一步提高资源的利用率。

在当前的技术背景下，为了保证主用户的QoS，通常都是主用户来选择认知用户进行协作，认知用户通过消耗自身的频谱资源和功率来提升主用户的QoS，但是此种方法忽略了认知用户的传输质量。大部分的认知用户自身也有QoS的传输要求，当QoS的下限也无法满足时，目前的主流解决方案就是寻找可用节点来进行协作传输，然而当认知节点的传输半径内无法找到可用信道时，现有的技术方案便束手无策。

发明内容

针对现有技术中的缺陷与不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于用户协作的数据传输方法，当认知用户的QoS无法保证时，与主用户以互选的方式进行协作，既保障了认知用户的QoS，又不影响主用户的传输质量，从而达到双赢的局面。

根据本发明提供的一种基于动态协作的QoS敏感的数据传输方法，包括如下步骤：

步骤1：认知用户将协作请求发送给传输半径内的所有主用户；

步骤2：主用户根据自身的带宽资源和位置参数来进行判断是否接受认知用户的协作请求，若确定接受协作请求，则将协作方案回传给认知用户；

步骤3：认知用户根据协作方案来选择主用户中继，从而保证自身的QoS；

步骤4：在时隙t中，主用户向认知中继广播自己的数据，t为分时参数；

步骤5：在时隙1-t中，主用户和认知中继都向主用户下一跳发送主用户数据，同时认知用户利用主用户频带发送自己的认知数据；

步骤6：计算主用户的满意度，根据满意度来决定下一时隙的带宽分配。

优选地，所述步骤1，具体为：

无法满足自身QoS需求的认知用户寻找功率覆盖范围内的可用带宽，若找到，则按照传统的协作中继方法进行传输数据，若没找到，则通过控制信道向传输半径内的主用户发送协作请求，同时也将认知用户i的可用带宽w_i作为信息发送给各个主用户和主用户接收站，以便主用户能够更精确地做出选择。

优选地，在所述步骤2中，当主用户同时满足以下三个条件时，才确定接受协作请求：

条件(1)：假设主用户i的QoS为Q_i，带宽资源为M_i，链路的信噪比为Z_i，则主用户i自身信道的数据最高传输率R_i为：R_i＝(1-β)M_i*log₂(1+Z_i)，其中，β表示分频参数，定义一个阈值常数γ，γ大于1；接受协作请求的主用户必须满足条件：γ；