[发明专利]无线体域网中单频点信道快速自适应的接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信领域的方法，具体是一种单频点信道中针对信道空闲时间为指数分布或超指数分布的快速自适应的接入方法。

背景技术

无线频谱资源是一种宝贵而有限的资源，近年来随着无线技术的发展，人们的生活、工作环境中的无线设备数量激增，这使得频谱资源的短缺日益成为一个严重的问题。当下，频谱资源的分配主要由政府授权。据调查，在已经授权的频谱中，至少有60％处于闲置状态，成为“频谱空洞”。是否能有效地利用这些频谱空洞，对于解决日益严重的频谱短缺问题意义重大。

动态频谱接入即提供了从用户能够动态接入主用户的频谱空洞并且将从用户对主用户的干扰控制在可接受范围的方法。在WLAN业务及其他大多数小型无线网络业务中，单频点信道的空闲时间分布总是呈指数分布或超指数分布的。如果知道这些分布的具体参数，则可以根据已有的公式计算得到主从用户碰撞率与从用户接入时长的关系。在很多文献中，对其提出的接入方案的分析即是基于该关系，文献“Opportunistic Channel Access Scheme for CognitiveRadio System Based on Residual White Space Distribution”(Sharma，M.，PIMRC，2010)中即给出了根据已知的信道参数及主用户干扰容限得到从用户接入时长的方法，从用户根据该方法接入信道得到的碰撞率曲线在图3中的比较方法一。值得注意的是，该关系适用于主用户的信道参数为任意分布。

然而在实际环境中，从用户往往无法实时地准确地得到主用户的分布参数，因此估计从用户的接入时长就成为单频点信道中动态接入的核心问题。当前涉及自适应信道获得恰当的接入时长的算法都采用了基于反馈的方案，其指导思想是在当前接入时长下，当实际碰撞率高于预设的碰撞率阈值，则当前接入时长减去一个值以降低碰撞率；反之，则加上一个值以提高信道利用率。

然而，考虑到一些实际的主用户系统的信道分布往往是指数分布或超指数分布(如WLAN)，该方法还存在当实际碰撞率与预设的碰撞率阈值相差较大时收敛较慢的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种无线体域网中单频点信道快速自适应的接入方法，在指数分布或超指数分布的信道中能够快速自适应信道参数的动态接入方案，该方法专门针对指数分布及超指数分布进行了优化，无需从用户与主用户的协调、能够取得十分接近理想方案的碰撞率与信道空闲时间利用率性能，不必持续的检测信道有利于降低功耗，并有比一般反馈型自适应方案更快速的收敛速度，对于从用户系统(如WBAN)利用WLAN业务的频谱空洞很有意义。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过在经过状态初始化的指数分布或超指数分布的信道中进行用户接入判断并每隔一个接入周期根据根据用户接入信道的总次数进行一次接入时间更新、根据每10个接入周期内的全局碰撞率进行一次接入周期更新实现自适应动态接入。

所述的状态初始化是指：对接入时间、预设碰撞率阈值、碰撞率统计周期、指数退避时长期望值、默认更新公式以及发送队列缓存的初始化设置，具体为：

1)设置初始接入时间为T，T小于信道空闲时间期望；

2)从主用户或其他监管机构处获得预设碰撞率阈值η₀；

3)设置碰撞率统计周期初始值为W₀＝40；

4)设置指数退避时长期望值，该值的大小由能量消耗与空闲时间利用率的权衡；优选指数退避时长期望值为信道占用时长的期望[50％，200％]；

5)设置接入时间T的默认更新公式为其中：T_i+1为接入时间的更新值，T_i为当前的接入时间；

6)在从用户中设置用于存储通信数据包的发送队列缓存。

所述的用户接入判断是指：

a)当用户的发送队列不为空时检测信道：

a.1)当信道状态为空闲时从用户接入信道，且接入时间为T，记录该次接入的最终状态并统计从用户接入信道的总次数；

a.2)当信道状态为忙时执行指数退避，然后重新进行用户接入判断；

所述的指数退避是指：以指数退避时长期望值产生一系列符合指数分布的时长，随机选取某个时长，在该时长内从用户退出信道；

b)当用户的发送队列为空时不接入。

所述的最终状态包括接入成功和接入失败。

所述的接入时间更新是指：