[发明专利]基于机会频谱接入技术的MAC层的距离树协议框架

摘要

基于频谱接入技术的MAC层的距离树协议框架涉及一种在无线通信网络中基于机会频谱接入技术(OSA)的MAC层的协议框架。主要包括两部分：一是构建用于标识主用户信道可用度的距离树模型，在主次用户基站建立信道可用度列表；二是从公平性角度出发构建效用函数，设计频谱接入策略，该框架的基本思想是在主用户和次用户中分别建立以距离和最大可允许干扰功率为依据的信道可用度列表，以此作为信道感知和接入的参考依据，作为实现次用户间公平频谱资源共享的依据。该协议框架的基本应用环境是多主用户和多次用户同时存在的自组织网络环境。

主权项

1.一种基于频谱接入技术的MAC层的距离树协议框架，其特征在于该协议树框架主要包括两部分：一是构建用于标识主用户信道可用度的距离树模型，在主次用户基站建立信道可用度列表；二是从公平性角度出发构建效用函数，设计频谱接入策略，具体方法为：1).次用户根据距离树模型建立信道度列表对任意次用户y，当其有数据传输需求时，首先对周围可能存在的主用户的粗略检测，并获得相应主用户返回的AD值，形成AD值列表，2).信道接入策略根据AD值列表，选择前L个信道进行精细检测，其中L≤4，并通过优化效用函数得到在所选信道中的最佳接入信道，从公平性的角度出发，定义公平性效用函数Uy$U_y=\underset{n=1}{\overset{N_y}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(a_{y,n}{b}_{y,n}{B}_{y,n}\log (1+{\mathrm{\γ}}_{y,n})\right)$其中，次用户y通过以下对吞吐量的优化，得到最佳的接入信道ny*，${n_y}^{*}=\underset{n\∈\{1,...,N_y\}}{\arg \max }{U}_y$约束条件为$\underset{n=1}{\overset{N_y}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{y,n}\≤1$之后，次用户y向所选信道发出接入请求，所选信道的主用户基站首先检查该信道是否已经被其它次用户申请，如果没有，则向该次用户发出允许接入消息；如果还有其它次用户请求，该主用户基站检查该次用户AD值是否比其它申请的次用户大，如果大于其它次用户，则向该次用户发出允许接入消息；如果AD值小于其它次用户，则其优先级低于其它次用户，主用户基站发出不允许接入消息，该次用户排除该主用户信道，重新进行效用函数优化并得到新的次佳接入信道；至此，完成了次用户选择并接入主用户信道的过程；当数据被正确接收，次用户发送端会收到次用户接收端的正确接收报告信息，本次频谱接入协议结束；距离树模型确保次用户不对主用户产生干扰，并在次用户间建立了资源共享的公平性，并且粗略检测节省了能量开销，适应能量受限的自组织网络中对能量的要求；从非合作的次用户之间的公平性角度定义的效用函数进一步确保了次用户资源共享的公平；主次用户间的AD值避免了次用户之间通信冲突，确保了次用户间的无碰撞传输。