[发明专利]基于PU活动的认知无线电网络的广播方法

说明书

本发明公开了一种基于PU活动的认知无线电网络的广播方法。该方法包括如下步骤：S1：i＝1,A1＝S，B1＝S的邻居节点中没有收到广播信息的接收节点集；判断Ai是否为若则判断Bi是否为若则判断能否确定可用信道和广播节点；若能确定广播节点及可用信道，则将广播节点添加至Ti中，将与可用信道相应的接收节点添加至Ri中，若不能确定广播节点及可用信道，则时间段i的广播过程结束；更新i+1为i，判断Ai与Ri的并集是否等于Ai，若Ai与Ri的并集不等于Ai，则更新Ai与Ri的并集为Ai，再判断Ai是否为若或者Ai与Ri的并集等于Ai，则整个广播过程结束。该方法可避免信息冗余并降低时延，以减少或避免PU中断而导致的信息传输损失。

技术领域

本发明涉及认知无线电领域，尤其涉及一种基于PU活动的认知无线电网络的广播方法。

背景技术

认知无线电(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Joseph Mitola博士的奠基性工作，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。认知无线电网络(Cognitive Radio Networks,CRNs)是认知无线电技术的网络化，是当前无线网络领域的研究热点。之前对认知无线电网络的研究主要集中在MAC层和路由层上，近几年来关于认知无线电网络的广播问题成为新的研究热点。

当前研究表明，传统无线网络中的广播算法不适合认知无线电网络，其原因在于，在传统的无线网络中，可以通过一条公共的信道传送广播信息，而在认知无线电网络中缺乏可用的公共信道。人们尝试各种广播算法以解决现有的广播算法不适用于认知无线电网络的问题。如Kondareddy和Agrawal提出的选择性广播算法，该算法主要思想是减少广播信息需要发送的信道集；实验证明，选择性广播算法可以有效减少广播时延和降低冗余。Song等人提出的分布式广播算法，这种算法有很高的广播成功率并且有较好的延迟。

但现有应用在认知无线电网络中的广播算法并没有考虑PU活动对信道的影响或者没有对PU(Primary User，主用户)活动进行定量分析。由于没有统一可用的信道和PU活动对信道的影响，使得认知无线电网络存在以下挑战：

其一，对传统ad hoc网络来说，由于可用信道的统一性，网络中的所有节点可以在同一个信道上传送或接受信息。其中，Ad hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网(Multi-hop Network)、无基础设施网(Infrastructureless Network)或自组织网(Self-organizing Network)。然而，在CR ad hoc网络里不存在这样一条对所有的节点都可用的信道。

为进一步说明上述问题，我们考虑在传统ad hoc网络和CR ad hoc网络中单跳广播的情景。如图1，其中节点A是源节点，B和C是A的邻居节点。如图1(a),在传统ad hoc网络中，有统一的公共信道CH1，因此节点A只需发送一次广播信息，在无差错的情况下它的所有邻居节点就可以收到该信息。但是在CR ad hoc网络中，各个节点的可用信道是不同的，如图1(b)中，节点A的可用信道是CH1和CH3，节点B的可用信道是CH1和CH2，节点C的可用信道为CH2和CH3。此时，节点A需要在多个信道上发送广播信息，才能覆盖它的邻居节点。因此，在认知无线电网络的广播过程中，需考虑每个节点的可用信道。

(2)当某个节点在某条信道上正在传送广播信息时，PU突然占用这个信道，从而打断该节点广播信息的传送。具体地，在认知无线电网络中，PU活动对SU有重要影响，PU可随时中断SU对某条信道的使用，此时SU必须无条件让出该信道，其中，PU(Primary User，主用户)，SU(Secondary User，认知用户)。因此，在认知无线电网络的广播过程中，需考虑如何减少或避免PU中断造成的损失，从而减少PU对SU的影响。