[发明专利]分布式认知无线电系统频谱接入方法

摘要

本发明公开了一种分布式认知无线电系统频谱接入方法，主要解决现有认知无线电系统中次级用户的队列稳定性差的问题。其实现步骤包括：1)定义认知无线电系统中的主用户和次级用户；2)调整次级用户到达速率，使次级用户到达速率小于干扰限制下的最大服务速率；3)次级用户采用CSMA协议持续侦听主用户信道，并在侦听结果为空闲时随机退避后接入信道；4)次级用户自适应调整退避时长参数，使稳态服务速率趋近于到达速率，最终达到队列稳定。本发明具有次级用户队列稳定和主次用户碰撞概率小于干扰限制的优点，可用于无线通信领域中对队列时延要求严格的认知无线电系统。

主权项

1.一种分布式认知无线电系统频谱接入方法，包括如下步骤：(1)将获得频谱使用权的授权用户定义为主用户，将没有获得使用权的非授权用户定义为次级用户；(2)建立系统发送状态马尔科夫链模型，计算此模型各状态的稳态概率，并根据稳态概率计算干扰限制下次级用户的最大服务速率S_max；(3)次级用户i判断数据到达速率λ_i，i∈(1，2，...，K)是否小于最大服务速率S_max，K表示次级用户个数，如果到达速率小于最大服务速率，则执行步骤(4)，否则次级用户i进行流量控制，降低数据到达速率，直至数据到达速率小于最大服务速率，再执行步骤(4)；(4)次级用户各自采用载波侦听协议CSMA持续侦听主用户信道，当侦听结果为空闲时，即信道上没有其他用户发送数据，则执行步骤(5)，否则继续侦听主用户信道；(5)次级用户进行分布式自适应退避，退避完成后接入信道：5a)次级用户i启动时长为t_i的计时器1，并开始退避，此处t_i的值由次级用户i的计时器1随机产生，并服从参数为的指数分布，即r_i的初始值取负数，例如取-5～-10ms^-1，并且每隔固定时间τ，将r_i的值自适应更新一次，τ取正数值，例如取5～15ms；5b)在退避过程中，次级用户i不发送数据并持续侦听主用户信道，如果侦听结果一直为空闲，则等待计数器1归零后执行步骤(6)，如果在时间t_i内次级用户i侦听到信道上有其他用户发送数据，则终止计时器1，并返回步骤(4)中的信道侦听状态；(6)次级用户发送数据，并根据碰撞情况决定是否丢弃数据：6a)次级用户以分组为单位发送数据，分组长度服从参数为T的指数分布，T值的大小与步骤(2)中马尔科夫链模型的参数T的取值保持一致；6b)次级用户用冲突检测的方法判断是否与其他用户的数据发生碰撞，如果发生碰撞，则丢弃正在发送的分组，并返回步骤(4)，如果未发生碰撞，则在完成分组发送后执行步骤(7)；(7)次级用户i每隔固定时长b判断队列是否稳定，b的取值远大于τ，例如τ取5～15ms时，b取10～15s，如果稳定，并且还有数据需要发送，则返回步骤(4)，如果队列不稳定，则次级用户i按比例进行流量控制，将数据到达速率降低，例如降低至原来的80％～90％，并返回步骤(4)。