[发明专利]动态跳频无线区域网络中基于时分的信道碰撞合作方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信，特别涉及多个交迭的WRAN系统之间的频谱合作解决方法。

背景技术

在目前的IEEE802.22等通信协议中，并没有规定和说明如何利用合作的方法有效解决大于或等于两个交迭的WRAN系统之间的信道碰撞。

在运用认知无线电技术的WRAN系统中，如何充分利用有限的免费空频段进行区域接入通信是当前无线通信领域的研究热点之一。

通常，当WRAN系统中的各客户端设备(CPE：Consumer PremiseEquipment)进行带内(In-band)频谱侦测时，该接入网络需要牺牲很长的通信时间用于静默期(Quiet period)进行相应频段内的授权合法用户的使用情况探测。

现有技术(IEEE P802.22/D0.2，Draft Standard for Wireless Regional AreaNetworks Part22：Congnitive Wireless RAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specifications：Policies and procedures for operationin the TV Bands，Nov.2006)提供了一种基于动态跳频的WRAN系统跳频工作方式，该结构有效地利用在不同的空闲信道上进行周期跳频从而大大缩短了用于带内频谱侦测的静默周期。图1示例了WRAN1系统104和WRAN2系统105在CHA信道101和CHB信道102及CHC信道103之间进行灵活跳频的示意图。从图中可以看出，在CHA信道101的第一个周期内，WRAN1系统104工作于该可用频段，在第二个运行期，WRAN1系统104跳频至空闲CHB信道102上进行通信，在第三个运行期间内，WRAN系统104又跳至空闲信道CHB103。类似地，对于WRAN2系统105而言，其分别在三个运行期内顺序由CHC信道103跳到CHA信道101和CHB信道102。从而不仅保证WRAN1系统104和WRAN系统2105能正常不间断地工作于空闲信道，同时也使得各CPE能在各信道的静默期对该信道是否空闲进行侦测。

图2给出了WRAN201在初始频谱侦测202阶段以及两个运行期203和204内的操作示意图。首先，WRAN内的各CPE进行初始频谱侦测202，找到该系统所能正常工作的空闲频段CHA及生效时间205；然后，在第二个周期，WRAN跳至CHA发送数据并同时对信道CH([0，A-n]，[A+n，N])进行频谱侦测203，得出CHB的生效时间206；接下来，在第三个周期内，WRAN跳至CHB并同时对信道CH([0，B-n]，[B+n，N])进行频谱侦测204。N为整个待侦测信道数目，n为保护间隔宽度。

但如何解决基于动态跳频的多个WRAN系统之间的频谱碰撞问题是目前的研究热点之一。一种较为普遍的解决方案是首先侦测到空闲信道CHA的WRAN1控制中心向周围的其他WRAN发出信令声明其对该信道的预占有并同时监听来自周围其他WRAN的声明广播。如果无其他声明预占有CHA的广播信息或其他系统的声明信息晚于WRAN1，则WRAN1将于接下来的周期跳频至CHA。因此，在WRAN系统利用这种基于碰撞避免的方案解决频谱冲突时，假设出现如图3所示的场景：

在第一个周期内，WRAN1系统301频谱侦测到CHA生效时间303，WRAN2系统302频谱侦测到CHD生效时间并分别于第二个周期跳频至CHA和CHD；在第二个周期内，发生如下两种情况：

(1)WRAN1系统301和WRAN2系统302均只侦测到CHB为空闲信道，但具有不同的生效时间，分别为CHB生效时间305和CHB生效时间306；

(2)WRAN1系统301仅侦测到空闲信道CHB，同时WRAN2系统侦测到空闲信道CHB和CHC。但CHC的生效时间超过系统所能承受的最大时延限制。

很显然，基于竞争机制的碰撞避免解决方案无法完美地解决上述两种情况下频谱碰撞问题。

现有技术提出了一种基于频分方式的频谱合作方案从而有效地避免了上述两种情况下信道碰撞的发生。但是，该方法具有很明显的缺陷，由于参与频谱合作的所有WRAN系统均处于工作状态，因此导致新问题的产生：

(1)浪费大量的带宽资源用于生成保护带宽，尤其是随着参与的WRAN数目的增加、基站发射功率的增加以及各小区交迭区域的增加，越来越多的频谱资源将用于保护带宽从而避免小区间干扰；