[发明专利]适用于多收发信机认知无线网络的跳频序列生成方法

说明书

本发明属于通讯技术领域，尤其涉及一种适用于认知无线网络的基于频率跳变的通信交互机制设计。一种适用于多收发信机认知无线网络的跳频序列生成方法，以实现对DoR、MTTR、ATTR、CL和NSS等5种性能参数的优化折中，即，对于一个给定的DoR值，跳频系统需要在满足MTTR＝ATTR＝1和CL<1的前提条件下尽可能地降低时钟异步跳频系统的NSS值。本发明跳频系统能在满足一定的认知无线网络抗授权用户干扰能力和一定的最严重控制信息交互碰撞程度的限制条件下，以尽可能少的认知节点收发信机配置来确保任意两个认知节点在每个时隙内均能实现跳频汇聚和交互控制信息。

技术领域

本发明属于通讯技术领域，尤其涉及一种适用于认知无线网络的基于频率跳变的通信交互机制设计。

背景技术

为了在不干扰授权网络通信的前提下灵活利用授权网络的空闲频谱资源进行通信，认知无线网络需要具备一套高效可靠的控制信息交互机制，以实现在认知节点之间交互包括频谱感知结果、网络拓扑、时钟同步和通信资源预约等各类型控制信息。而基于频率跳变的控制信息交互方式能够通过不断地改变认知节点交互控制信息的通信频段(或信道)，灵活而快速地寻找到未被授权网络占用的空闲通信频段(或信道)，因而能较好地对抗授权用户通信所造成的干扰。

在基于频率跳变的控制信息交互过程中，只有当认知发送节点的至少一个收发信机和认知接收节点的至少一个收发信机实现了跳频汇聚，即这两个节点的收发信机在同一个时隙内切换到同一个信道上，它们才能实现控制信息的交互。为确保认知无线网络控制信息交互的顺利进行，每个认知节点均需要对其配置的每个收发信机设置一个跳频序列，而该节点对其所有收发信机所设置的跳频序列就构成了一个跳频序列集合。当全网所有认知节点均基于同一准则生成其跳频序列集合，那么根据该准则所能生成的所有跳频序列集合就构成了一个跳频系统。如果每个认知节点均从一个跳频系统中独立而随机地选择其跳频序列集合，那么不同的认知收发节点对在同一时隙内可以在不同信道上实现基于跳频汇聚的控制信息交互，从而有效避免基于单个固定控制信道交互控制信息所导致的控制信道流量饱和问题。因此，如何为认知无线网络设计一个全网所有认知节点皆可用的跳频系统就成为影响基于跳频汇聚的认知无线网络控制信息交互性能的关键性因素。

通常，衡量一个跳频系统性能优劣的参数包括：

汇聚度(Degree of Rendezvous，简称DoR)，即该跳频系统中任意两个跳频序列集合可以实现汇聚的信道总个数。当DoR值越大，则基于跳频汇聚的控制信息交互具备更强的可靠性和抗授权用户干扰能力。

平均汇聚间隔(Average time-to-rendezvous，简称ATTR)，即该跳频系统中任意两个跳频序列集合实现连续两次汇聚的平均时间间隔。当ATTR值越小，则基于跳频汇聚的控制信息交互具备更短的平均交互时延，而控制信息交互的性能就越好。

最大汇聚时间间隔(Maximum time-to-rendezvous，简称MTTR)，即该跳频系统中任意两个跳频序列集合实现连续两次汇聚的最大时间间隔。当MTTR值越小，则基于跳频汇聚的控制信息交互具备更短的最大交互时延，而控制信息交互的性能就越好。

信道负载(Channel loading，简称CL)，即该跳频系统在同一时隙内在同一信道上实现跳频汇聚的最多跳频序列集合个数与该跳频系统包含的跳频序列集合总个数之间的比值。因此，CL的取值范围是[0,1]。如果CL值越小，那么认知无线网络基于跳频汇聚的控制信息交互所产生的传输碰撞或拥塞情况就越少，而控制信息交互的性能就越好。

每集合跳频序列个数(Number of sequences per set，简称NSS)，即在该跳频系统中每个跳频序列集合所包含的跳频序列个数。由于认知节点需要为其采用的跳频序列集合中的每个跳频序列均单独配置一个收发信机，因此NSS实际上代表了认知节点需要配置的最小收发信机个数。如果NSS值越小，那么认知无线网络就可以基于更少的收发信机个数和更低的认知节点硬件复杂度来实现基于跳频汇聚的控制信息交互。