[发明专利]认知用户在机会频谱共享系统中的检测方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及一种认知网络中基于机会频谱接入(OSA)技术系统中认知用户 (次用户)对主用户进行检测以及发送数据信息帧长的设计方法。该方法的基本思想 是分析主用户对授权信道的占用状况以及主用户出现对次用户信号干扰噪声比 (SINR)的影响，并以此设计次用户检测频率和传输帧长，在次用户吞吐量和与主 用户碰撞概率之间找到优化和折中的方案。

背景技术

机会频谱接入(OSA)技术是指主次用户之间无需合作，次用户见机行事使用主 用户的频谱资源。主用户无需知道次用户的存在，不会给主用户带来额外的开销。 次用户在接入前，首先侦听本地频谱，搜索空闲信道；如果存在空闲信道，次用户 便接入；如果暂时没有，次用户便等待主用户释放信道；在次用户通信过程中，一 旦主用户需要占用次用户正在使用的信道，次用户必须在规定时间内快速释放该信 道供主用户使用。因此，OSA系统中，次用户需要对主用户进行及时地检测，次用 户的检测时间、检测频率以及次用户数据传输的帧长对次用户本身的传输质量以及 对主用户的干扰和传输质量都有至关重要的影响。

如果检测时间长、频率高，认知节点的检测概率高，便能更好地保护授权用户。 同时，这会带来次用户传输中断频率的增加，次用户业务数据传输的吞吐量降低， 并且由此带来时间延迟。因此，对次用户而言，希望有一个合理的传输时间和检测 频率，使得次用户能有尽可能更多连续地传输数据的机会，传输更多的业务数据， 并尽量减少与主用户的碰撞。

同样的问题存在于单用户单信道应用环境和多用户竞争单信道环境，不同场景 下的设计方案的基本思想是一致的，但是在多用户之间需要进行必要的调度和协调。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种认知用户在机会频谱共享系统中的检测方 法，该方法是认知网络中基于机会频谱接入(OSA)技术系统中认知用户(次用户) 对主用户进行检测以及发送数据信息帧长的设计方法，该方法解决上述问题和/或缺 点，提供一种认知网络中次用户兼顾增加吞吐量、减少干扰和冲突的检测方法。

技术方案：本发明的认知用户在机会频谱共享系统中的检测方法基于以上考 虑，解决在无线认知网络中，在次用户或次用户之间对主用户检测频率和次用户传 输帧长的设计方案，达到次用户吞吐量和与主用户碰撞概率之间的优化和折中。

该方法包括两部分：一是从次用户信号干扰噪声比角度分析检测频率；二是从 检测频率和频谱优化角度定义次用户数据传输的帧长；在单信道多用户场景中需要 增加控制信道，首先进行用户的选择和调度，再实施单个用户的检测方法，具体为：

1).单信道单用户场景

步骤一：次用户在i时间内对主用户进行检测，判断是否存在主用户，如果存 在主用户继续下一个i时间的检测；如果不存在则次用户根据主用户对信道的占用 规律和自身的信道状况计算其帧长T；

步骤二：根据主用户对信道占用的数学模型和概率统计方法，计算次用户在与 主用户发生碰撞时的平均次用户的信号干扰噪声比SINR，以及次用户在与主用户未 发生碰撞时的平均SINR；

步骤三：根据次用户在与主用户未发生碰撞时的平均SINR计算次用户与主用户 未发生碰撞时可达到最大吞吐量的平均界；

步骤四：根据最优化准则，获得从频谱效率最优角度得到的最优次用户帧长；

步骤五：根据次用户在与主用户发生碰撞时的平均SINR，以及次用户在与主用 户未发生碰撞时的平均SINR，结合SINR的二阶统计特性，计算从SINR统计特性得 到的次用户检测频率；

步骤六：在从频谱效率最优角度得到的最优次用户帧长和从SINR统计特性得到 的次用户检测频率间取最小值得到最终的次用户帧长T；在计算出来T后，在T-i 时间内进行数据传输；当一个帧的数据传输完后，判断次用户的数据是否传输完， 如果传输完，次用户向授权信道发出CTS消息，退出该授权信道；如果次用户数据 没有传输完，则重复以上检测和传输过程，

2).单信道多用户场景

在单信道多用户场景中，次用户检测方法的具体实施步骤为：