CN110855387A - 一种无线网络协作传输的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线网络协作传输的方法，协作传输技术应用于无线网络能够有效发挥多用户分集的优势，提高网络传输的可靠性。将协作传输技术有机地融合到频谱感知和频谱接入中，具体步骤包括协作感知开销、相互干扰、连续次级传输和高能效认知协作传输，决定基于协作传输认知无线网络的整体性能。

Description

一种无线网络协作传输的方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种无线网络协作传输的方法。
背景技术
随着通信技术的迅猛发展以及无线业务量的快速增长，有限的频谱资源已渐渐无法满足各种无线通信系统的需求。协作传输以资源共享的方式实现数据传递，可有效提升网络资源利用率和延长网络生命周期。在传统的多跳协作通信方式中，数据传输需经过非可信区域，一方面造成节点的能耗不均衡和增加通信时延，另一方面降低数据传输的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线网络协作传输的方法，解决了现有技术中协作通信方式构建开销高、可靠性低的问题。
本发明所采用的的技术方案是，一种无线网络协作传输的方法，具体步骤包括：
步骤1、次级用户在传输自身数据前，必须先进行频谱感知来搜寻周围可使用的授权频谱，包括空闲频段和干扰受控频段；
步骤2、次级用户根据感知结果来调节传输参数，并确定最佳的传输方式进行频谱接入；
步骤3、将协作传输技术有机地融合到频谱感知和频谱接入中，有机地融合具体内容包括协作感知开销、相互干扰、连续次级传输和高能效认知协作传输四个方面的融合，从而决定基于协作传输认知无线网络的整体性能。
本发明的特点还在于，
步骤3中协作感知开销，通过感知时间分配的最优化，分别用于最大化感知精度和最小化感知时间。
步骤3中主用户和次级用户之间的相互干扰，通过选择最佳协作节点和控制汇报节点的发射功率，实现了可以直接通过感知信道来汇报本地感知结果，同时，通过优化感知时间分配，可以最小化漏检概率和感知开销。
步骤3中抗干扰协作传输，基于干扰消除和最佳中继选择的衬垫式协作频谱接入机制，用于在严格功率限制条件下提高次级传输的性能，该机制将干扰消除有机地融入到次级最佳中继选择和次级分集接收中，以此来抑制主用户的干扰。
步骤3中连续的次级协作传输，主用户再次使用空闲频段，迫使次级用户立即停止数据传输并退出当前所占用的频段，通过一种基于功率控制，协作中继和波束形成的自适应认知协作传输机制，次级用户在主用户不存在时直接接入授权频谱进行数据传输，而在主用户存在时通过中继用户的协助，并控制发射功率来进行数据传输。
本发明的有益效果是，一种无线网络协作传输的方法，协作传输技术应用于无线网络能够有效发挥多用户分集的优势，提高网络传输的可靠性。将协作传输技术有机地融合到频谱感知和频谱接入中，具体步骤包括协作感知开销、相互干扰、连续次级传输和高能效认知协作传输，决定基于协作传输认知无线网络的整体性能。
具体实施方式
本发明一种无线网络协作传输的方法，下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明：
协作通信作为一种新型的传输技术，是利用无线通信系统中随机分布的用户天线，构成虚拟MIMO系统。在不增加硬件复杂度的前提下可获得空间分集增益、提高信道容量和无线链路的传输可靠性，无线网络中在保证主用户数据有效传输的条件下,通过次用户节点间的彼此协作传输,可以有效的提高次用户的数据吞吐能力,从而改善次用户传输性能以满足不同无线业务的通信要求.通过认知无线网络环境,提出了一种无线网络协作传输的方法，具体步骤包括：
步骤1、次级用户在传输自身数据前，必须先进行频谱感知来搜寻周围可使用的授权频谱，包括空闲频段和干扰受控频段；
步骤2、次级用户根据感知结果来调节传输参数，并确定最佳的传输方式进行频谱接入；受多径衰落和阴影效应的影响，传统频谱感知和频谱接入技术的性能会大大降低。协作传输技术被引入到认知无线电中，并成为当今通信领域的研究热点和难点。
步骤3、将协作传输技术有机地融合到频谱感知和频谱接入中，有机地融合具体内容包括协作感知开销、相互干扰、连续次级传输和高能效认知协作传输四个方面的融合，从而决定基于协作传输认知无线网络的整体性能。
协作传输技术来提高认知无线网络中频谱感知和频谱接入的性能，从而为构建开销低、可靠性好以及能效高的认知无线系统。
协作感知开销，采用协作传输技术可以大大提高频谱感知的精度，并且参与协作的次级用户数量越多，感知精度就越高。大量次级协作用户会造成巨大的网络开销，例如感知延迟变长，能量消耗增高和相互干扰加剧等。通过感知时间分配的最优化，分别用于最大化感知精度和最小化感知时间，从而提高感知精度，还能降低感知开销。
主用户和次级用户之间的相互干扰，并通过选择最佳协作节点和控制汇报节点的发射功率，实现了可以直接通过感知信道来汇报本地感知结果，而不需要专门的汇报信道。在不降低感知精度的情况下，减少感知开销。同时，通过优化感知时间分配，可以最小化漏检概率和感知开销。
抗干扰协作传输，各种不同的主用户和次级用户共存于同一认知无线网络，它们在传输数据时会形成相互干扰。这种干扰不仅会使主用户的传输性能下降，而且会降低次级用户频谱接入的性能。基于干扰消除和最佳中继选择的衬垫式协作频谱接入机制，用于在严格功率限制条件下提高次级传输的性能。该机制将干扰消除有机地融入到次级最佳中继选择和次级分集接收中，以此来抑制主用户的干扰。该机制不仅可以降低次级传输的中断概率，还可以增加次级传输的分集增益。
次级用户一方面通过控制其发射功率来保障主用户的通信质量，另一方面通过消除主用户的干扰来提高次级传输的性能。在给定主用户服务质量的要求下，该机制可以显著提高覆盖式次级传输的性能。
连续的次级协作传输，主用户再次使用空闲频段，迫使次级用户立即停止数据传输并退出当前所占用的频段，通过一种基于功率控制，协作中继和波束形成的自适应认知协作传输机制，次级用户在主用户不存在时直接接入授权频谱进行数据传输，而在主用户存在时通过中继用户的协助，并控制发射功率来进行数据传输。次级目的用户使用波束形成技术来接收数据。可以在保障主用户通信质量的情况下，降低次级中断概率。
次级用户移出了其源用户的传输范围。一种利用认知中继来实现连续次级传输的协作通信机制。该机制不仅考虑了主用户和次级用户的相互干扰，还考虑了次级用户之间的干扰。该机制一方面通过功率控制技术来减少对主用户的干扰，另一方面通过干扰消除和传输时间优化技术来抑制次级用户间的干扰。该机制既可以保证次级上行传输和次级下行传输的连续性，又能降低次级传输的中断概率。
高能效的认知协作传输，认知无线电不仅可以解决频谱资源的稀缺问题，一种基于认知协作传输的高能效通信机制。次级用户首先通过协助主用户传输数据来换取一些授权频谱。然后，利用网络协作在非授权频谱和换取的授权频谱上进行数据分流，从而达到降低次级传输功耗的目的。该机制可以在不牺牲主用户通信质量的情况下，大大减少次级传输的功耗。
在各种协作传输方法中，选择协作方法在执行时无需全部中继节点参与转发，只需选出一个最佳中继节点承担协作传输任务，便可以达到与全中继协作相同的分集效果，因此具有简便、高效、易与现有网络集成的优点，成为在无线网络中实施协作传输技术的优先方法。

Claims (5)

1.一种无线网络协作传输的方法，其特征在于，具体步骤包括：
步骤1、次级用户在传输自身数据前，必须先进行频谱感知来搜寻周围可使用的授权频谱，包括空闲频段和干扰受控频段；
步骤2、次级用户根据感知结果来调节传输参数，并确定最佳的传输方式进行频谱接入；
步骤3、将协作传输技术有机地融合到频谱感知和频谱接入中，有机地融合具体内容包括协作感知开销、相互干扰、连续次级传输和高能效认知协作传输四个方面的融合，从而决定基于协作传输认知无线网络的整体性能。
2.根据权利要求1所述的一种无线网络协作传输的方法，其特征在于，所述步骤3中协作感知开销，通过感知时间分配的最优化，分别用于最大化感知精度和最小化感知时间。
3.根据权利要求1所述的一种无线网络协作传输的方法，其特征在于，所述步骤3中主用户和次级用户之间的相互干扰，通过选择最佳协作节点和控制汇报节点的发射功率，实现了可以直接通过感知信道来汇报本地感知结果，同时，通过优化感知时间分配，可以最小化漏检概率和感知开销。
4.根据权利要求1所述的一种无线网络协作传输的方法，其特征在于，所述步骤3中抗干扰协作传输，基于干扰消除和最佳中继选择的衬垫式协作频谱接入机制，用于在严格功率限制条件下提高次级传输的性能，该机制将干扰消除有机地融入到次级最佳中继选择和次级分集接收中，以此来抑制主用户的干扰。
5.根据权利要求1所述的一种无线网络协作传输的方法，其特征在于，所述步骤3中连续的次级协作传输，主用户再次使用空闲频段，迫使次级用户立即停止数据传输并退出当前所占用的频段，通过一种基于功率控制，协作中继和波束形成的自适应认知协作传输机制，次级用户在主用户不存在时直接接入授权频谱进行数据传输，而在主用户存在时通过中继用户的协助，并控制发射功率来进行数据传输。
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