專利名稱：無線體域網(wǎng)中單頻點(diǎn)信道快速自適應(yīng)的接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種無線通信領(lǐng)域的方法，具體是一種單頻點(diǎn)信道中針對信道空閑時(shí)間為指數(shù)分布或超指數(shù)分布的快速自適應(yīng)的接入方法。
背景技術(shù)：
無線頻譜資源是一種寶貴而有限的資源，近年來隨著無線技術(shù)的發(fā)展，人們的生活、工作環(huán)境中的無線設(shè)備數(shù)量激增，這使得頻譜資源的短缺日益成為一個(gè)嚴(yán)重的問題。當(dāng)下，頻譜資源的分配主要由政府授權(quán)。據(jù)調(diào)查，在已經(jīng)授權(quán)的頻譜中，至少有60%處于閑置狀態(tài)，成為“頻譜空洞”。是否能有效地利用這些頻譜空洞，對于解決日益嚴(yán)重的頻譜短缺問題意義重大。
動(dòng)態(tài)頻譜接入即提供了從用戶能夠動(dòng)態(tài)接入主用戶的頻譜空洞并且將從用戶對主用戶的干擾控制在可接受范圍的方法。在WLAN業(yè)務(wù)及其他大多數(shù)小型無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中，單頻點(diǎn)信道的空閑時(shí)間分布總是呈指數(shù)分布或超指數(shù)分布的。如果知道這些分布的具體參數(shù)，則可以根據(jù)已有的公式計(jì)算得到主從用戶碰撞率與從用戶接入時(shí)長的關(guān)系。在很多文獻(xiàn)中，對其提出的接入方案的分析即是基于該關(guān)系，文獻(xiàn)“OpportunisticChannel Access Scheme for CognitiveRadio System Based on Residual White SpaceDistribution, (Sharma,M.，PMRC，2010)中即給出了根據(jù)已知的信道參數(shù)及主用戶干擾容限得到從用戶接入時(shí)長的方法，從用戶根據(jù)該方法接入信道得到的碰撞率曲線在圖3中的比較方法一。值得注意的是，該關(guān)系適用于主用戶的信道參數(shù)為任意分布。然而在實(shí)際環(huán)境中，從用戶往往無法實(shí)時(shí)地準(zhǔn)確地得到主用戶的分布參數(shù)，因此估計(jì)從用戶的接入時(shí)長就成為單頻點(diǎn)信道中動(dòng)態(tài)接入的核心問題。當(dāng)前涉及自適應(yīng)信道獲得恰當(dāng)?shù)慕尤霑r(shí)長的算法都采用了基于反饋的方案，其指導(dǎo)思想是在當(dāng)前接入時(shí)長下，當(dāng)實(shí)際碰撞率高于預(yù)設(shè)的碰撞率閾值，則當(dāng)前接入時(shí)長減去一個(gè)值以降低碰撞率；反之，則力口上一個(gè)值以提高信道利用率。然而，考慮到一些實(shí)際的主用戶系統(tǒng)的信道分布往往是指數(shù)分布或超指數(shù)分布(如WLAN)，該方法還存在當(dāng)實(shí)際碰撞率與預(yù)設(shè)的碰撞率閾值相差較大時(shí)收斂較慢的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種無線體域網(wǎng)中單頻點(diǎn)信道快速自適應(yīng)的接入方法，在指數(shù)分布或超指數(shù)分布的信道中能夠快速自適應(yīng)信道參數(shù)的動(dòng)態(tài)接入方案，該方法專門針對指數(shù)分布及超指數(shù)分布進(jìn)行了優(yōu)化，無需從用戶與主用戶的協(xié)調(diào)、能夠取得十分接近理想方案的碰撞率與信道空閑時(shí)間利用率性能，不必持續(xù)的檢測信道有利于降低功耗，并有比一般反饋型自適應(yīng)方案更快速的收斂速度，對于從用戶系統(tǒng)(如WBAN)利用WLAN業(yè)務(wù)的頻譜空洞很有意義。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明通過在經(jīng)過狀態(tài)初始化的指數(shù)分布或超指數(shù)分布的信道中進(jìn)行用戶接入判斷并每隔一個(gè)接入周期根據(jù)根據(jù)用戶接入信道的總次數(shù)進(jìn)行一次接入時(shí)間更新、根據(jù)每10個(gè)接入周期內(nèi)的全局碰撞率進(jìn)行一次接入周期更新實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)接入。所述的狀態(tài)初始化是指對接入時(shí)間、預(yù)設(shè)碰撞率閾值、碰撞率統(tǒng)計(jì)周期、指數(shù)退避時(shí)長期望值、默認(rèn)更新公式以及發(fā)送隊(duì)列緩存的初始化設(shè)置，具體為I)設(shè)置初始接入時(shí)間為T，T小于信道空閑時(shí)間期望；2)從主用戶或其他監(jiān)管機(jī)構(gòu)處獲得預(yù)設(shè)碰撞率閾值％ ； 3)設(shè)置碰撞率統(tǒng)計(jì)周期初始值為Wtl = 40 ;4)設(shè)置指數(shù)退避時(shí)長期望值，該值的大小由能量消耗與空閑時(shí)間利用率的權(quán)衡；優(yōu)選指數(shù)退避時(shí)長期望值為信道占用時(shí)長的期望[50%，200% ]；5)設(shè)置接入時(shí)間T的默認(rèn)更新公式為
權(quán)利要求
1.一種無線體域網(wǎng)中單頻點(diǎn)信道快速自適應(yīng)的接入方法，其特征在于，通過在經(jīng)過狀態(tài)初始化的指數(shù)分布或超指數(shù)分布的信道中進(jìn)行用戶接入判斷并每隔一個(gè)接入周期根據(jù)根據(jù)用戶接入信道的總次數(shù)進(jìn)行一次接入時(shí)間更新、根據(jù)每10個(gè)接入周期內(nèi)的全局碰撞率進(jìn)行一次接入周期更新實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)接入； 所述的狀態(tài)初始化是指對接入時(shí)間、預(yù)設(shè)碰撞率閾值、碰撞率統(tǒng)計(jì)周期、指數(shù)退避時(shí)長期望值、默認(rèn)更新公式以及發(fā)送隊(duì)列緩存的初始化設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的狀態(tài)初始化包括 設(shè)置初始接入時(shí)間為T，T小于信道空閑時(shí)間期望； 從主用戶或其他監(jiān)管機(jī)構(gòu)處獲得預(yù)設(shè)碰撞率閾值Htl; 設(shè)置碰撞率統(tǒng)計(jì)周期初始值為Wtl = 40 ; 設(shè)置指數(shù)退避時(shí)長期望值，該值的大小由能量消耗與空閑時(shí)間利用率的權(quán)衡，該值大則檢測次數(shù)少、能耗低但空閑時(shí)間利用率小；反之，則檢測次數(shù)多、能耗高，信道利用率也大。一般來說，該值與信道占用時(shí)長的期望處于同一量級即可； 設(shè)置接入時(shí)間T的默認(rèn)更新公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的用戶接入判斷是指 a)當(dāng)用戶的發(fā)送隊(duì)列不為空時(shí)檢測信道 a.I)當(dāng)信道狀態(tài)為空閑時(shí)從用戶接入信道，且接入時(shí)間為T，記錄該次接入的最終狀態(tài)并統(tǒng)計(jì)從用戶接入信道的總次數(shù)； a.2)當(dāng)信道狀態(tài)為忙時(shí)執(zhí)行指數(shù)退避，然后重新進(jìn)行用戶接入判斷； b)當(dāng)用戶的發(fā)送隊(duì)列為空時(shí)不接入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的指數(shù)退避是指以指數(shù)退避時(shí)長期望值產(chǎn)生一系列符合指數(shù)分布的時(shí)長，隨機(jī)選取某個(gè)時(shí)長，在該時(shí)長內(nèi)從用戶退出信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的最終狀態(tài)包括接入成功和接入失敗。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的接入時(shí)間更新是指 a)當(dāng)從用戶接入信道的總次數(shù)是當(dāng)前的接入周期的整數(shù)倍，則統(tǒng)計(jì)一次當(dāng)前接入周期的局部碰撞率n i a.I)當(dāng)局部碰撞率Hi為0，則局部碰撞率修正為預(yù)設(shè)碰撞率閾值Jlci的十分之一，并采用當(dāng)前接入時(shí)間更新公式更新接入時(shí)間； a.2)當(dāng)局部碰撞率Hi為1，則接入時(shí)間的更新公式調(diào)整為十分之一更新公式，即更新值Ti+1為& ，Ti為當(dāng)前的接入時(shí)間； a.3)其他情況下，按照默認(rèn)更新公式更新接入時(shí)間，然后統(tǒng)計(jì)已經(jīng)過的接入周期的次數(shù)并進(jìn)行接入周期更新； b)當(dāng)從用戶接入信道的總次數(shù)不是當(dāng)前的接入周期的整數(shù)倍，則重新進(jìn)行用戶接入判斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的當(dāng)前接入時(shí)間更新公式為默認(rèn)更新公式、十分之一更新公式或碰撞率差值更新公式中的任意一種，即
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的接入周期更新是指每10個(gè)接入周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)得到的全局碰撞率 ,并且 a)當(dāng)全局碰撞率與預(yù)設(shè)碰撞率閾值ΠC1滿足
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，當(dāng)連續(xù)兩次，即20個(gè)周期的全局碰撞率&與預(yù)設(shè)碰撞率閾值Hci均滿足
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，當(dāng)連續(xù)五次，即50個(gè)周期的全局碰撞率^與預(yù)設(shè)碰撞率閾值n均滿足:
全文摘要
一種無線通信技術(shù)領(lǐng)域的無線體域網(wǎng)中單頻點(diǎn)信道快速自適應(yīng)的接入方法，通過在經(jīng)過狀態(tài)初始化的指數(shù)分布或超指數(shù)分布的信道中進(jìn)行用戶接入判斷并每隔一個(gè)接入周期根據(jù)根據(jù)用戶接入信道的總次數(shù)進(jìn)行一次接入時(shí)間更新、根據(jù)每10個(gè)接入周期內(nèi)的全局碰撞率進(jìn)行一次接入周期更新實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)接入。本發(fā)明在指數(shù)分布或超指數(shù)分布的信道中能夠快速自適應(yīng)信道參數(shù)的動(dòng)態(tài)接入方案，該方法專門針對指數(shù)分布及超指數(shù)分布進(jìn)行了優(yōu)化，無需從用戶與主用戶的協(xié)調(diào)、能夠取得十分接近理想方案的碰撞率與信道空閑時(shí)間利用率性能，不必持續(xù)的檢測信道有利于降低功耗，并有比一般反饋型自適應(yīng)方案更快速的收斂速度，對于從用戶系統(tǒng)利用WLAN業(yè)務(wù)的頻譜空洞很有意義。
文檔編號H04W74/00GK102883458SQ20121037797
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者任長城, 劉靜, 俞暉, 陳晨, 沈志春, 周衛(wèi), 馬志超, 韓駿超, 申強(qiáng) 申請人:上海交通大學(xué), 北京三星通信技術(shù)研究有限公司