本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無線電adhoc網(wǎng)絡(luò)的mac接入控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)認(rèn)知無線電無線通信技術(shù)，是一種在授權(quán)用戶(主用戶)不使用其授權(quán)頻譜時，非授權(quán)用戶(次用戶)臨時借用主用戶的空閑頻譜，而在主用戶要使用該頻譜時，次用戶及時退出所占用頻譜的方法也即“一旦次用戶感知到主用戶要使用信道就馬上中斷自己的任何通信，以便釋放出信道給主用戶使用”。傳統(tǒng)的認(rèn)知無線電對所擇機占用的信道采取不斷偵聽干擾溫度的方法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有主用戶到達(dá)占用自己所占用的信道時，就馬上中止在此信道上的通信，這種次用戶的“聽到忙就退出”的傳統(tǒng)方法盡量避免了主次用戶采用同一信道通信而可能導(dǎo)致的對主用戶的干擾。但，此方法有其局限之處，現(xiàn)分析如下：
(1)本專利提出的“暴露終端通信策略”策略
主用戶發(fā)送者pu1正發(fā)送數(shù)據(jù)給主用戶接收者pu2，su1正發(fā)送數(shù)據(jù)給su2。設(shè)次用戶的傳輸距離為rs，主用戶可以有兩級傳輸功率p1和p2，(我們設(shè)定p1<p2，本領(lǐng)域內(nèi)，傳輸功率可以是離散多級，本專利設(shè)為2級)傳輸距離分別為r1和r2。當(dāng)兩對通信均在進行時，雖然su1被主用戶發(fā)送者pu1的信號所干擾，如果采用傳統(tǒng)的次用戶“聽到忙就退出”，那么su1將中止與su2的通信，只留下主用戶發(fā)送者pu1與主用戶接收者pu2的通信。這就是本專利提出的“暴露終端通信策略”策略
(2)本專利提出的主用戶協(xié)作rts/cts握手協(xié)議
上文所設(shè)計的“暴露終端通信策略”策略可以增加信道利用率，但次用戶發(fā)送者su1即使聽到主用戶到來也不會中止數(shù)據(jù)發(fā)送，因此，如果主用戶接收者pu2正好處于次用戶發(fā)送者su1的干擾半徑rs內(nèi)則不會收到主用戶發(fā)送這主用戶發(fā)送者pu1的rts信號，這會導(dǎo)致主用戶通信失敗，這樣就會違背認(rèn)知無線電通信的基本機制：“次用戶通信不能影響主用戶的通信”。因此，我們這里提出一個新的算法解決此“次用戶阻礙主用戶接收者被主用戶喚醒”問題。
但是，兩個接收者su2和主用戶接收者pu2距離很遠(yuǎn)，這兩個接收方都只能收到一路信號，因此即使這兩對通信同時進行，也不影響數(shù)據(jù)的接收正確性。
鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種認(rèn)知無線電adhoc網(wǎng)絡(luò)的mac接入控制方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種在次用戶不影響主用戶通信的前提下，實現(xiàn)處于發(fā)送角色的認(rèn)知次用戶即使感知到所占用的信道即將或已經(jīng)被主用戶pu使用，仍然不中斷次用戶自己正在進行的發(fā)送過程，盡量采用較低功率，增大信道復(fù)用，大大提高認(rèn)知頻譜的利用效率。
本發(fā)明一種認(rèn)知無線電adhoc網(wǎng)絡(luò)的mac接入控制方法，包括：
設(shè)adhoc網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點均是認(rèn)知次用戶，處于發(fā)送角色的認(rèn)知次用戶即使感知到所占用的信道即將或已經(jīng)被主用戶pu使用，仍然不中斷次用戶自己正在進行的發(fā)送過程，一對次用戶通信的中止由該次用戶通信對的接收者su2決定，如果su2聽到主用戶對信道的占用，則會中止通信回話進而中止次用戶發(fā)送者su1的發(fā)送；其中，次用戶的發(fā)送過程包括正在進行的數(shù)據(jù)發(fā)送，或是發(fā)送握手控制幀；
主用戶采用兩級功率進行發(fā)射包括：
(1)主用戶發(fā)送者pu1以第一級功率p1發(fā)送rts，
如果收到主用戶接收者pu2在第一級功率p1下的cts，則主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2將在第一級功率p1下通信，通信鏈路建立；
如果沒有收到主用戶接收者pu2在第一級功率p1下的cts，則轉(zhuǎn)(2)；
(2)主用戶發(fā)送者pu1以第二級功率p2發(fā)送rts，
如果收到主用戶接收者pu2在第二級功率p2下的cts，則主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2建立一個臨時通信鏈路，保存各種通信參數(shù)，轉(zhuǎn)(4)；
如果沒有收到主用戶接收者pu2在第二級功率p2下的cts，則轉(zhuǎn)(3)
(3)主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2的通信放棄；
(4)主用戶發(fā)送者pu1以第一級功率p1發(fā)送rts，
如果收到主用戶接收者pu2在p1下的rts，則主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2將在第一級功率p1下通信，通信鏈路建立；
如果沒有收到主用戶接收者pu2在第一級功率p1下的rts，則轉(zhuǎn)(5)；
(5)把(2)臨時通信鏈路參數(shù)調(diào)出，主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2將利用(2)的結(jié)果，在第二級功率p2下通信，通信鏈路建立；
其中，第二級功率p2＞第一級功率p1；兩級功率限制條件：r2＝r1+2rs，rs是次用戶的傳輸距離，r1和r2是主用戶分別在功率p1和p2上的傳輸距離。
進一步地，次用戶采用單級功率發(fā)送，對次用戶發(fā)送者su1，發(fā)送成功的條件是：
(1a)距離次用戶發(fā)送者su1為rs范圍內(nèi)除su2外，沒有其它任何次用戶接收者或主用戶接收者；
(2a)在(1a)的條件下，次用戶發(fā)送者su1發(fā)送rts給次用戶接收者su2，并且成功收到次用戶接收者su2發(fā)來的cts；
對次用戶接收者su2，接收成功的條件是：
(1b)距離次用戶接收者su2為rs范圍內(nèi)次用戶發(fā)送者僅有其通信對次用戶發(fā)送者su1；
(2b)距離次用戶接收者su2為r1范圍內(nèi)沒有使用第一級功率p1的主用戶發(fā)送者；
(3b)距離次用戶接收者su2為r2范圍內(nèi)沒有使用第二級功率p2的主用戶發(fā)送者；
(4b)次用戶接收者su2收到次用戶發(fā)送者su1的rts并回復(fù)cts；
次用戶發(fā)送者su1忽略對主用戶的任何感知信息，一對次用戶通信的中止由該次用戶通信對的次用戶接收者su2決定，如果次用戶接收者su2聽到主用戶對信道的占用，則會中止通信回話進而中止次用戶發(fā)送者su1的發(fā)送。
進一步地，主用戶的通信策略具體包括：
(a)主用戶pu的兩級功率分配策略
低功率通信的傳輸距離會降低，但可以增加信道復(fù)用率，主用戶發(fā)送者pu1在建立通信鏈路前需要首先握手，主用戶發(fā)送者pu1首先以第一級功率p1發(fā)送rts，如果沒有收到cts回復(fù)，那么主用戶發(fā)送者pu1將再次以較大的第二級功率p2發(fā)送rts，如果還沒有收到cts回復(fù)，則主用戶發(fā)送者pu1將會放棄此次的數(shù)據(jù)發(fā)送；
(b)主用戶pu的協(xié)作rts/cts握手協(xié)議
如主用戶發(fā)送者pu1準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)給主用戶接收者pu2，則首先以第一級功率p1發(fā)送rts，如果收到主用戶接收者pu2以第一級功率p1發(fā)送的cts，則它們以第一級功率p1功率通信；
如果沒有收到cts，那么有以下四種情況：
1)主用戶接收者pu2距離主用戶發(fā)送者pu1太遠(yuǎn)超過r1且處于空閑，因此聽不到主用戶發(fā)送者pu1以第一級功率p1發(fā)送的rts信號
2)主用戶接收者pu2與主用戶發(fā)送者pu1的距離在r1內(nèi)，但主用戶接收者pu2處于某次用戶發(fā)送者su1的rs干擾距離內(nèi)且su1正在發(fā)送，因此主用戶接收者pu2無法聽到主用戶發(fā)送者pu1的rts信號。
3)主用戶接收者pu2與主用戶發(fā)送者pu1的距離在r1內(nèi)，但主用戶接收者pu2處于某其他主用戶發(fā)送者pu3在第一級功率p1的r1干擾距離內(nèi)，因此主用戶接收者pu2無法聽到主用戶發(fā)送者pu1的rts信號。
4)主用戶接收者pu2與主用戶發(fā)送者pu1的距離在r1內(nèi)，但主用戶接收者pu2處于某主用戶發(fā)送者pu3在功率p2的r2干擾距離內(nèi)，因此主用戶接收者pu2無法聽到主用戶發(fā)送者pu1的rts信號。
無論是上述任何情況，均令主用戶發(fā)送者pu1在沒有收到功率為p1的cts的情況下，以功率p2重新發(fā)送rts給主用戶接收者pu；
對所述的情況1)：如主用戶接收者pu2本身空閑周圍無干擾且距離主用戶發(fā)送者pu1的距離大于r1小于r2，則會收到主用戶發(fā)送者pu1以p2發(fā)送的rts，主用戶接收者pu2并以功率p2回復(fù)cts，主用戶發(fā)送者pu1與主用戶接收者pu2之間的通信鏈路建立，否則主用戶發(fā)送者pu1收不到任何rts，就會放棄此次通信企圖；
對所述的情況3)和4)：由于主用戶接收者pu2被其它主用戶發(fā)送者pu3所靜默，因此主用戶發(fā)送者pu1不能收到主用戶發(fā)送者pu1在第一級功率p1或第二級功率p2上發(fā)送的rts，故主用戶發(fā)送者pu1無法收到cts，會放棄通信；
對所述的情況2)：如主用戶發(fā)送者pu1的第2次于第二級功率p2上的rts到達(dá)次用戶接收者su2，則su2偵聽到此干擾信息并中止與su1的通信，導(dǎo)致次用戶發(fā)送者su1停止發(fā)送，一旦su1不再發(fā)送，主用戶接收者pu2就可以聽到主用戶發(fā)送者pu1在第二級功率p2上發(fā)來的第3次rts并以功率p2回復(fù)cts，這樣主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2之間就建立一個臨時會話通信對；
但假如此時主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2實際上距離較近，主用戶接收者pu2附近已經(jīng)沒有任何次用戶發(fā)送者，已經(jīng)被主用戶發(fā)送者pu1通過在第二級功率p2上的rts信號阻止su2，進而阻止了su1，因此主用戶接收者pu2和主用戶發(fā)送者pu1本可以使用更低的功率p1通信，因此主用戶發(fā)送者pu1將在p1功率上發(fā)送第4個rts給主用戶接收者pu2，如果此時收到了主用戶接收者pu2在p1上的cts，則它們將會在p1功率上成功握手建立通信信道，如果沒有完成p1功率上的rts/cts握手，則會超時，并采用第3次rts/cts握手的結(jié)果在功率p2上通信。
方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：
本發(fā)明認(rèn)知無線電adhoc網(wǎng)絡(luò)的mac接入控制方法，adhoc網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點均是認(rèn)知次用戶，在次用戶不影響主用戶通信的前提下，允許處于發(fā)送角色的認(rèn)知次用戶即使感知到所占用的信道即將或已經(jīng)被主用戶(primaryuser，pu)使用，仍然不中斷次用戶自己正在進行的發(fā)送過程，發(fā)送過程包括正在進行的數(shù)據(jù)發(fā)送，或是發(fā)送握手控制幀?？梢源蟠筇岣哒J(rèn)知頻譜的利用效率。在部分有線通信網(wǎng)絡(luò)架設(shè)成本較高的情況下，認(rèn)知無線電通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中是有積極應(yīng)用價值和意義的。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的通信范圍約束圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的應(yīng)用場景：主用戶都是授權(quán)用戶，次用戶都是非授權(quán)用戶，次用戶想擇機使用授權(quán)頻段。主用戶之間都是adhoc方式通信，次用戶之間都是adhoc方式通信，主用戶和次用戶之間不通信。
本發(fā)明提出了一種認(rèn)知無線電adhoc網(wǎng)絡(luò)的mac接入控制方法，主要包括兩個機制：
1、暴露終端次用戶(secondaryuser，su)通信機制
adhoc網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點均是認(rèn)知次用戶，該策略允許處于發(fā)送角色的認(rèn)知次用戶即使感知到所占用的信道即將或已經(jīng)被主用戶(primaryuser，pu)使用，仍然不中斷次用戶自己正在進行的發(fā)送過程(發(fā)送過程包括正在進行的數(shù)據(jù)發(fā)送，或是發(fā)送握手控制幀)。(次用戶的通信有發(fā)送過程，或者接收過程，這里強調(diào)不中斷自己的發(fā)送過程，而傳統(tǒng)的方法是：“一旦次用戶感知到主用戶要使用信道就馬上中斷自己的任何通信，以便釋放出信道給主用戶使用”)。
本發(fā)明提出的“暴露終端通信策略”方案如下：
次用戶采用單級功率發(fā)送，對次用戶發(fā)送者su1，發(fā)送成功的條件是：
(1a)距離次用戶發(fā)送者su1為rs范圍內(nèi)除su2外，沒有其它任何次用戶接收者或主用戶接收者；
(2a)在(1a)的條件下，次用戶發(fā)送者su1發(fā)送rts給次用戶接收者su2，并且成功收到次用戶接收者su2發(fā)來的cts；
對次用戶接收者su2，接收成功的條件是：
(1b)距離次用戶接收者su2為rs范圍內(nèi)次用戶發(fā)送者僅有其通信對次用戶發(fā)送者su1；
(2b)距離次用戶接收者su2為r1范圍內(nèi)沒有使用第一級功率p1的主用戶發(fā)送者；
(3b)距離次用戶接收者su2為r2范圍內(nèi)沒有使用第二級功率p2的主用戶發(fā)送者；
(4b)次用戶接收者su2收到次用戶發(fā)送者su1的rts并回復(fù)cts；
次用戶發(fā)送者su1忽略對主用戶的任何感知信息，一對次用戶通信的中止由該次用戶通信對的次用戶接收者su2決定，如果次用戶接收者su2聽到主用戶對信道的占用，則會中止通信回話進而中止次用戶發(fā)送者su1的發(fā)送。
2、主用戶pu的協(xié)作rts/cts握手協(xié)議,該方法可以阻塞正在通信的次用戶，喚醒被su阻塞的主用戶(rts/cts握手協(xié)議)。上述所述的“暴露終端通信策略”策略可以增加信道利用率，但次用戶發(fā)送者su1即使聽到主用戶到來也不會中止數(shù)據(jù)發(fā)送，因此，如果主用戶接收者pu2正好處于次用戶發(fā)送者su1的干擾半徑rs內(nèi)則不會收到主用戶發(fā)送這pu1的rts信號，這會導(dǎo)致主用戶通信失敗，這樣就會違背認(rèn)知無線電通信的基本機制：“次用戶通信不能影響主用戶的通信”。因此，本發(fā)明提出一個新的算法解決此“次用戶阻礙主用戶接收者被主用戶喚醒”問題。
設(shè)adhoc網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點均是認(rèn)知次用戶，處于發(fā)送角色的認(rèn)知次用戶即使感知到所占用的信道即將或已經(jīng)被主用戶pu使用，仍然不中斷次用戶自己正在進行的發(fā)送過程，一對次用戶通信的中止由該次用戶通信對的接收者su2決定，如果su2聽到主用戶對信道的占用，則會中止通信回話進而中止次用戶發(fā)送者su1的發(fā)送；其中，次用戶的發(fā)送過程包括正在進行的數(shù)據(jù)發(fā)送，或是發(fā)送握手控制幀；
主用戶采用兩級功率進行發(fā)射包括：
(1)主用戶發(fā)送者pu1以第一級功率p1發(fā)送rts，
如果收到主用戶接收者pu2在第一級功率p1下的cts，則主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2將在第一級功率p1下通信，通信鏈路建立；
如果沒有收到主用戶接收者pu2在第一級功率p1下的cts，則轉(zhuǎn)(2)；
(2)主用戶發(fā)送者pu1以第二級功率p2發(fā)送rts，
如果收到主用戶接收者pu2在第二級功率p2下的cts，則主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2建立一個臨時通信鏈路，保存各種通信參數(shù)，轉(zhuǎn)(4)；
如果沒有收到主用戶接收者pu2在第二級功率p2下的cts，則轉(zhuǎn)(3)
(3)主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2的通信放棄；
(4)主用戶發(fā)送者pu1以第一級功率p1發(fā)送rts，
如果收到主用戶接收者pu2在p1下的rts，則主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2將在第一級功率p1下通信，通信鏈路建立；
如果沒有收到主用戶接收者pu2在第一級功率p1下的rts，則轉(zhuǎn)(5)；
(5)把(2)臨時通信鏈路參數(shù)調(diào)出，主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2將利用(2)的結(jié)果，在第二級功率p2下通信，通信鏈路建立；
(a)主用戶pu的兩級功率分配策略
低功率通信的傳輸距離會降低，但可以增加信道復(fù)用率，主用戶發(fā)送者pu1在建立通信鏈路前需要首先握手，主用戶發(fā)送者pu1首先以第一級功率p1發(fā)送rts，如果沒有收到cts回復(fù)，那么主用戶發(fā)送者pu1將再次以較大的第二級功率p2發(fā)送rts，如果還沒有收到cts回復(fù)，則主用戶發(fā)送者pu1將會放棄此次的數(shù)據(jù)發(fā)送；
(b)主用戶pu的協(xié)作rts/cts握手協(xié)議
如主用戶發(fā)送者pu1準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)給主用戶接收者pu2，則首先以第一級功率p1發(fā)送rts，如果收到主用戶接收者pu2以第一級功率p1發(fā)送的cts，則它們以第一級功率p1功率通信；
如果沒有收到cts，那么有以下四種情況：
1)主用戶接收者pu2距離主用戶發(fā)送者pu1太遠(yuǎn)超過r1且處于空閑，因此聽不到主用戶發(fā)送者pu1以第一級功率p1發(fā)送的rts信號
2)主用戶接收者pu2與主用戶發(fā)送者pu1的距離在r1內(nèi)，但主用戶接收者pu2處于某次用戶發(fā)送者su1的rs干擾距離內(nèi)且su1正在發(fā)送，因此主用戶接收者pu2無法聽到主用戶發(fā)送者pu1的rts信號。
3)主用戶接收者pu2與主用戶發(fā)送者pu1的距離在r1內(nèi)，但主用戶接收者pu2處于某其他主用戶發(fā)送者pu3在第一級功率p1的r1干擾距離內(nèi)，因此主用戶接收者pu2無法聽到主用戶發(fā)送者pu1的rts信號。
4)主用戶接收者pu2與主用戶發(fā)送者pu1的距離在r1內(nèi)，但主用戶接收者pu2處于某主用戶發(fā)送者pu3在功率p2的r2干擾距離內(nèi)，因此主用戶接收者pu2無法聽到主用戶發(fā)送者pu1的rts信號。
無論是上述任何情況，均令主用戶發(fā)送者pu1在沒有收到功率為p1的cts的情況下，以功率p2重新發(fā)送rts給主用戶接收者pu；
對所述的情況1)：如主用戶接收者pu2本身空閑周圍無干擾且距離主用戶發(fā)送者pu1的距離大于r1小于r2，則會收到主用戶發(fā)送者pu1以p2發(fā)送的rts，主用戶接收者pu2并以功率p2回復(fù)cts，主用戶發(fā)送者pu1與主用戶接收者pu2之間的通信鏈路建立，否則主用戶發(fā)送者pu1收不到任何rts，就會放棄此次通信企圖；
對所述的情況3)和4)：由于主用戶接收者pu2被其它主用戶發(fā)送者pu3所靜默，因此主用戶發(fā)送者pu1不能收到主用戶發(fā)送者pu1在第一級功率p1或第二級功率p2上發(fā)送的rts，故主用戶發(fā)送者pu1無法收到cts，會放棄通信；
對所述的情況2)：如主用戶發(fā)送者pu1的第2次于第二級功率p2上的rts到達(dá)次用戶接收者su2，則su2偵聽到此干擾信息并中止與su1的通信，導(dǎo)致次用戶發(fā)送者su1停止發(fā)送，一旦su1不再發(fā)送，主用戶接收者pu2就可以聽到主用戶發(fā)送者pu1在第二級功率p2上發(fā)來的第3次rts并以功率p2回復(fù)cts，這樣主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2之間就建立一個臨時會話通信對；
但假如此時主用戶發(fā)送者pu1和主用戶接收者pu2實際上距離較近，主用戶接收者pu2附近已經(jīng)沒有任何次用戶發(fā)送者，已經(jīng)被主用戶發(fā)送者pu1通過在第二級功率p2上的rts信號阻止su2，進而阻止了su1，因此主用戶接收者pu2和主用戶發(fā)送者pu1本可以使用更低的功率p1通信，因此主用戶發(fā)送者pu1將在p1功率上發(fā)送第4個rts給主用戶接收者pu2，如果此時收到了主用戶接收者pu2在p1上的cts，則它們將會在p1功率上成功握手建立通信信道，如果沒有完成p1功率上的rts/cts握手，則會超時，并采用第3次rts/cts握手的結(jié)果在功率p2上通信。
以上就是本發(fā)明所提出的多階段rts/cts退避握手協(xié)議。
本發(fā)的兩級功率限制條件：r2＝r1+2rs，這里，rs是次用戶的傳輸距離，r1和r2是主用戶在功率p1和p2上的傳輸距離，在r2＝r1+2rs限制條件下，可以確保主用戶發(fā)送者在p2功率下發(fā)送的信號影響r2范圍內(nèi)的所有次用戶接收者，進而影響對應(yīng)的次用戶發(fā)送者，進而喚醒被次用戶發(fā)送者緘默的主用戶接收者。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。