一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法技术

本发明专利技术涉及一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法，包括以下步骤：1)初级接收端将业务内容存储在缓存中；2)初级发送点获取初级接收端所缓存的业务内容情况；3)当次级发送点通过频谱感知的方法判断周围相关初级发送点上的初级信道是否被占用，即不可利用，若是，则进行步骤4)，若否，则将未被占用的初级信道作为次级发送点的可用信道，并进行步骤5)；4)次级发送点与周围相关初级发送点进行互通，并判断该被占用的初级信道是否可以作为次级发送点的可用信道，若是，则进行步骤5)，若否，则返回步骤3)；5)次级发送点通过可用信道向次级接收端发送信息。与现有技术相比，本发明专利技术具有增加频谱复用率、廉价丰富等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息工程领域，尤其是涉及一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法。
技术介绍
传统网络容量的提升主要动力之一是不断新增的频谱资源。然而随着频谱资源越来越稀缺，且网络容量需求越来越高，不能再依赖于新增频谱的方式提升网络容量。需要不断提升现有频谱的利用率，提升频谱效率以提升网络性能，克服频谱瓶颈。基于频谱认知的频谱接入接入技术可以实现频谱复用，有效利用空闲信道，有效提升频谱效率。频谱认知可分为带内(underlay)和带外(overlay)频谱认知两类。在带内频谱认知中，在保证初级用户的信号质量前提下，次级用户和初级用户可以同时接入相同信道。在带外频谱认知中，初级用户分配给一部分信道给次级用户使用，次级用户和初级用户所接入的信道相互正交。此外，以往网络性能的提升主要是两方面动力，一方面是上面所提的新增频谱的接入，另一方面是新的空口技术的进步(如MIMO技术，新的调制解调技术等)。然而，随着无线通信技术的发展，上面两方面已遇到瓶颈，网络性能的提升需要新的动力来源。网络与信息技术的结合是未来网络发展趋势。现有和未来网络是多媒体内容驱动的社交网络，不同于传统话务网，多媒体数据传输是现有和未来无线网络的主要目的。多媒体内容本身具有一定属性，用户行为特点也有规律可挖掘。如，一段时间内，尽管无线网络流量巨大，但是大部分用户关注的是一小部分比较流行的内容。即，大部分的网络流量是用来传输一小部分流行的内容的。业务内容的传输具有冗余性和重复性，一段时间内，巨量的冗余容量被重复性传输。而且，根据摩尔定律，网络设备和用户终端的计算和存储能力将不断提高，用户和网络拥有大量的存储计算资源。因此研究人员提出了缓存技术，缓存技术的引入，会对网络架构和网络协议带来巨大改变，是网络架构的部署和网络协议的制定更加灵活，可扩展性变强。关于无线频谱认知通信，研究人员做了很多工作，提出很多有意义的应用场景，分析了相应的理论性能。诸如蜂窝下的基于认知空闲蜂窝信道的次级用户通信；基于频谱认知的自组织网络等。然而，传统的无线认知技术并没能够充分利用业务和用户行为属性，还未从缓存技术出发进行相关频谱认知接入技术的设计。缓存技术的引入，可为无线频谱认知网络的架构部署和通信协议的制定等方面带来改变。通信与信息技术的结合，充分挖掘业务层属性和用户行为特点，利用网络设备和用户终端的丰富的计算存储资源，进行基于缓存技术的频谱认知接入网络的设计，一方面可以用用廉价丰富的计算存储资源换取昂贵稀缺的频谱资源，另一方面可进一步提高频谱效率，提升网络性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增加频谱复用率、廉价丰富的基于无线网络接收端缓存的信道复用方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法，包括以下步骤：1)无线网络中的初级接收端通过缓存机制将业务内容存储在初级接收端缓存中；2)初级发送点获取其覆盖范围内的初级接收端所缓存的业务内容情况；3)当次级发送点接收到次级接收端的请求后，通过频谱感知的方法判断周围相关初级发送点上的初级信道是否被占用，即不可利用，若是，则进行步骤4)，若否，则将未被占用的初级信道作为次级发送点的可用信道，并进行步骤5)；4)次级发送点与周围相关初级发送点在被占用的初级信道上要发送的信息进行互通，并据此判断该被占用的初级信道是否可以作为次级发送点的可用信道，若是，则进行步骤5)，若否，则返回步骤3)；5)次级发送点通过可用信道向次级接收端发送信息。判断该被占用的初级信道是否可以作为次级发送点的可用信道的方法为：若次级发送点在周围相关初级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息与对应的初级接收端已经被缓存的业务内容相同，或次级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息与初级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息相同，则判定该初级信道作为次级发送点的可用信道。当次级发送点在周围相关初级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息与对应的初级接收端已经被缓存的业务内容相同时，所述的步骤5)还包括以下步骤：51)初级接收端获取自身与次级基站间的信道信息CSI，并将初级接收端已缓存的业务内容作为边信息，对来自次级发送点发送的干扰信号进行干扰消除。当次级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息与初级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息相同时，所述的步骤5)还包括以下步骤：52)初级接收端获取自身与次级基站间的信道信息CSI，并对来自初级发送点和次级发送点的信号进行叠加处理，实现信号增强。当次级接收端也为带有缓存功能的接收端，且其缓存的业务内容与初级发送点发送的信息相同时，所述的步骤5)还包括以下步骤：53)次级接收端获取自身与初级基站间的信道信息CSI，并将次级接收端自身已缓存的业务内容信息作为边信息，对来自初级发送点发送的干扰信号进行干扰消除。所述的步骤3)中，判断周围相关初级发送点上的初级信道信息资源是否充足的方法为：次级发送点感知所有信道接收到的能量大小，若能量高于设定阙值，则判定此信道已被占用。所述的步骤4)中，次级发送点与周围相关初级发送点在被占用的初级信道上要发送的信息进行互通的方式为：初级发送点和次级发送点通过对业务内容进行命名标号的方式或额外信令的方式进行互通。初级接收端通过以下方式判断次级发送点所发送的信息与自身本地已缓存信息相同，还是与初级发送点发送的信息相同：初级发送点向初级接收端多发送一个bit位，0表示次级发送点所发送的信息是初级接收端自身本地已缓存信息，1表示次级发送点发送的信息与初级发送点发送的信息相同。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术充分挖掘业务属性和用户行为特点，基于接收端缓存进行智能高效的频谱认知接入，提高频谱利用率。2、利用用户终端和网络设备所拥有的廉价丰富的存储计算资源来提升网络性能。以廉价丰富的存储计算资源换取昂贵稀缺的无线频谱资源。3、通过接收端缓存可进行干扰抵消，增加频谱的复用率。4、通过次级发送点和初级发送点统一对发送信息进行命名标记，可以进行信号增强，增加频谱的复用率。附图说明图1为简化的频谱认知网络拓扑模型。图2为次级信息发送站点时隙。图3为本专利技术的方法流程图。图4为实施例1中的网络结构示意图。图5为实施例2中的网络结构示意图。图6为实施例3中的网络结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。在无线网络中，无线频谱资源是影响网络性能的重要因素。无线频谱认知技术是提高频谱效率的有效途径。然而传统的频谱认知技术未能充分利用现存网络中丰富的计算和存储资源，未能结合业务内容属性和用户行为特点实现信息和通信技术的智能高效结合。在进频谱认知技术设计时，需要将业务层和用户社交特点考虑进去，实现跨层设计，充分挖掘网络潜能实现网络性能的提升。针对该问题，本专利技术提出一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法，同时实现干扰消除和信号增强。如图1所示，图中有两个基站(本专利技术不限于基站，可以是各类型信息发送站点，也不限于站点数目)，基站1,2。其中基站1为初级信息发送站点，即网络中频谱资源拥有者。基站2为次级信息发送站点，基站2需要通过频谱认知来借用初级信息发送站点的频谱资源。两个用户终端(本专利技术不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法，其特征在于，包括以下步骤：1)无线网络中的初级接收端通过缓存机制将业务内容存储在初级接收端缓存中；2)初级发送点获取其覆盖范围内的初级接收端所缓存的业务内容情况；3)当次级发送点接收到次级接收端的请求后，通过频谱感知的方法判断周围相关初级发送点上的初级信道是否被占用，即不可利用，若是，则进行步骤4)，若否，则将未被占用的初级信道作为次级发送点的可用信道，并进行步骤5)；4)次级发送点与周围相关初级发送点在被占用的初级信道上要发送的信息进行互通，并据此判断该被占用的初级信道是否可以作为次级发送点的可用信道，若是，则进行步骤5)，若否，则返回步骤3)；5)次级发送点通过可用信道向次级接收端发送信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法，其特征在于，包括以下步骤：1)无线网络中的初级接收端通过缓存机制将业务内容存储在初级接收端缓存中；2)初级发送点获取其覆盖范围内的初级接收端所缓存的业务内容情况；3)当次级发送点接收到次级接收端的请求后，通过频谱感知的方法判断周围相关初级发送点上的初级信道是否被占用，即不可利用，若是，则进行步骤4)，若否，则将未被占用的初级信道作为次级发送点的可用信道，并进行步骤5)；4)次级发送点与周围相关初级发送点在被占用的初级信道上要发送的信息进行互通，并据此判断该被占用的初级信道是否可以作为次级发送点的可用信道，若是，则进行步骤5)，若否，则返回步骤3)；5)次级发送点通过可用信道向次级接收端发送信息。2.根据权利要求1所述的一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法，其特征在于，所述的步骤4)中，判断该被占用的初级信道是否可以作为次级发送点的可用信道的方法为：若次级发送点在周围相关初级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息与对应的初级接收端已经被缓存的业务内容相同，或次级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息与初级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息相同，则判定该初级信道作为次级发送点的可用信道。3.根据权利要求2所述的一种基于无线网络接收端缓存的信道复用方法，其特征在于，当次级发送点在周围相关初级发送点在该被占用的初级信道上要发送的信息与对应的初级接收端已经被缓存的业务内容相同时，所述的步骤5)还包括以下步骤：51)初级接收端获取自身与次级基站间的信道信息CSI，并将初级接收端已缓存的业务内容作为边信息，对来自次级发送点发送的干扰信号进行干扰消除。4.根据权利要求2所述的一种基于无线网络接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨晨，夏斌，刘颖斌，陈智勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31