[发明专利]认知无线电中的协作通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域的方法，具体是一种认知无线电中的协作通信方法。

背景技术

随着无线电的广泛使用，频谱的占用使得频谱资源愈加稀少。而不同用户的需求将造成一定的频谱的利用空间。认知无线电正是利用频谱机会，接入频道从而最大限度地利用频谱。在认知无线电网络中，一般分为主要用户和二级用户(也称次级用户)。主要用户为授权用户，拥有对频道的所有权，能够随时地接入信道而不会受到任何干扰。二级用户为非授权用户，只有在主要用户不使用信道时才可以占用，也即是机会式地占用信道从而获得最大吞吐量。在认知无线电通信中，二级用户必须等待主要用户使用完毕才能接入信道，主要用户在使用信道时，二级用户只能监听而不能产生干扰。协作通信是一种利用协作多样性克服无线信道衰落特性的新技术。在三点通信模式中，接力节点通过接受源节点的信息，处理后再发送至目的节点。协作式通信为无线电带来了协作多样性，有效地降低了传输中断率。

经对现有技术文献的检索发现，H.-P.Shiang等在《IEEE Transactions onMultimedia，vol.10，no.5，pp.896-909，Aug.2008》(电气电子工程师协会多媒体领域期刊，2008年8月出版，第10卷，第5期，第896-909页).上发表的“Queuing-Based Dynamic Channel Selection for Heterogeneous MultimediaApplications Over Cognitive Radio Networks”(基于队列的动态信道选择在认知无线电多媒体网络中的应用)，该文提出了一种用基于队列的方法，并应用于认知无线电中，但该文提出的方法为近似解，不足以精确地解释认知无线电中的现象。

经检索还发现，0.Simeone等在《IEEE Transactions on Communications，vol.55，no.12，pp.2351-2360，Dec.2007》(电气电子工程师协会通信领域期刊，2007年12月出版，第55卷，第12期，第2351-2360页)上发表的“Stable Throughput ofCognitive Radios With and Without Relaying Capability”(认知无线电在接力情况下的稳态吞吐量表现)，该文提出了协作通信在认知无线电的应用，但没有提出具体的接力协议，并且仅限于研究稳态条件下的现象，不足以完全解释协作式通信在认知无线电中的应用。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种认知无线电中的协作通信方法，使得在具体的接力协议下，二级用户在主要用户使用信道时，协作主要用户通信，主要用户可以尽快使用完毕资源，从而为二级用户提供新的频谱机会，最终二级用户的吞吐量得到提升。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一，主要用户和二级用户构成认知无线电网络，主要用户和二级用户在无协作模式下工作，主要用户可随时接入信道，若二级用户正在使用信道，则二级用户必须退出将信道交还于主要用户，二级用户只有在信道空闲时才能使用；

步骤二，若认知无线电网络中只存在一个二级用户，根据信道质量信息判断该二级用户的吞吐量提高率是否达到设定的阈值，如果大于等于设定的阈值选择该二级用户采用TDMA-AF(时分复用-前向放大)协议技术与主要用户进行协作通信，否则不参与主要用户的通信；若认知无线电网络中存在多个二级用户，选择吞吐量提高量最大的二级用户做为接力用户进行协作通信。完成一次协作通信包括两个时隙：在第一个时隙，主要用户发送信息，中继站和二级用户同时收到信息，在第二个时隙，主要用户和二级用户同时发送信息，中继站同时接收到两者的信息。

所述主要用户和二级用户，其信息均以包为基本单位，包的进入按照泊松分布，包的长度为任意分布。

所述主要用户与二级用户，其吞吐量分别为：