[发明专利]一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法及装置

说明书

本发明提供一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法及装置，该方法包括：结合全双工认知，建立双信道射频前端；使用时隙策略，建立能量受限的底层和交织的混合模式；获得感知阶段和传输阶段能量消耗和采样；计算错误报警和冲突检测的概率；建立全双工的离散四状态马尔可夫转移过程；将有限能量有效地分配给感知和传输，来最大化流量；根据有限数量的感知样本，穷举搜索找到最佳解。通过本方案可以实现更快的频谱感知和更可靠的动态频谱访问，提高数据传输流量，保障冲突检测的可靠性，实现在能量限制下优化次用户的信息传递速率。

技术领域

本发明涉及认知无线网络领域，尤其涉及一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法及装置。

背景技术

认知无线网络致力于有效利用频谱来解决频谱稀缺问题，并探索认知功能，开发用于智能通信网络和自适应无线电。当前，大多数通信系统由硬件定义，具有固定资源，在预分配的频带中运行。作为研究热点，认知无线网络将传统无线电转换为可重构的通信，具有自适应的感知和传输功能。

认知无线网络旨在高效利用频谱资源，是一种很有前途的动态频谱访问技术，由次用户(SU)与主用户(PU)组成。主用户获得授权频谱，次用户需要借用主用户频谱，才能进行数据传输。其中，次用户使用三种主要动态频谱访问技术，即底层(underlay)、覆盖(overlay)和交织(interweave)，其中，在底层方法中，次用户与主用户并发传输，同时主用户的通信不受影响；在覆盖方法中，次用户与主用户并发传输，次用户的功率不仅分配用于次用户网络，而且充当主用户网络的中继；在交织方法中，次用户与主用户网络共存，当次用户识别出频谱空洞，会伺机传输数据。

认知无线网络的两个功能是感知和传输。常规网络环境下，频谱感知在数据传输之前的时隙执行，是以半双工模式操作。认知无线网络在该模式采用了先听后说协议，一个射频信道用于感知和数据传输。尽管半双工操作模式被广泛使用，但仍存在两个关键问题：一是由于感知时隙缩短了数据传输时间，导致流量也相应降低；二是由于感知不连续，检测的可靠性受到损害，使得在数据传输时隙期间，认知无线网络无法检测到主用户状态变化，易导致冲突。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法及装置，以解决现有认知无线网络传输流量低且易产生数据冲突的问题。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法，包括：

建立双信道射频前端、频谱感知模块和认知引擎模块，所述射频前端包括全双工操作和控制；

使用时隙策略，将时间划分为多个帧，根据每个帧中的感知结果，确定频谱访问状态，并建立能量受限的底层与交织混合的数据传输模式；

获取数据感知阶段和数据传输阶段的能量消耗及感知采样；

分别计算不同模式下错误报警和冲突检测的概率；

建立全双工的离散四状态马尔可夫转移模型；

将有限能量分配给感知过程和传输过程，最大化流量；

根据有限感知样本，穷举得到最优解，以得到频谱访问结果。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问装置，包括：

构建单元，用于建立双信道射频前端、频谱感知模块和认知引擎模块，所述射频前端包括全双工操作和控制；

建立单元，用于使用时隙策略，将时间划分为多个帧，根据每个帧中的感知结果，确定频谱访问状态，并建立能量受限的底层与交织混合的数据传输模式；

获取单元，用于获取数据感知阶段和数据传输阶段的能量消耗及感知采样；

计算单元，用于分别计算不同模式下错误报警和冲突检测的概率；