[发明专利]一种基于跳跃停留策略的认知无线电网络中控制信道建立方法

说明书

本发明公开了一种基于跳跃停留策略的认知无线电网络中控制信道建立方法，通过缩短单收发器非授权用户的频率跳跃序列的周期长度以及最小化多收发器非授权用户之间控制信道建立所需的最大时间来去除已有控制信道建立方法中存在的冗余问题。其具体步骤包括：去除单收发器非授权用户频谱跳跃序列冗余：通过设置单收发器非授权用户生成频率跳跃序列的方法以缩短单收发器非授权用户频率跳跃序列周期的长度；去除多收发器非授权用户频谱跳跃序列冗余：通过最小化多收发器非授权用户之间的控制信道建立所需的最大时间来确定多收发器非授权用户的跳跃收发器及停留收发器的数量。

技术领域

本发明涉及一种基于跳跃停留策略的认知无线电网络中控制信道建立方法，属于无线电网络技术领域。

背景技术

随着无线设备和应用的迅速增多，非授权频谱上的通信变的非常拥挤。与此同时，授权频谱却没有被充分的利用。为了改善频谱利用效率，解决非授权频段上的通信拥挤问题，认知无线电网络应运而生。在认知无线电网络中，非授权用户可以在不干扰授权用户正常通信的情况下动态地使用授权频谱进行通信。由于授权用户对授权频谱的使用是动态的以及非授权用户的移动性，对非授权用户而言，可利用的授权频谱是随时间变化的。此外，认知无线电网络通常上是异构的。因此，非授权用户可能拥有不同的可利用授权频谱以及不同数量的收发器。

认知无线电网络分为授权网络及非授权网络。授权网络包含授权用户以及授权基站。非授权网络又可以进一步分为有基础设施的非授权网络以及无基础设施的非授权网络。有基础设施的非授权网络由非授权基站及非授权用户组成。无基础设施的非授权网络由非授权用户组成。无基础设施的非授权网络不需要基础设施花费，因此具有很广的应用前景。无基础设施非授权网络中的非授权用户之间时钟通常是异步的，既存在时移。

由于在认知无线电网络中，非授权用户可使用的授权频段可能是不相同的并且是动态变化的。因此，若非授权用户想与其目标非授权用户进行通信，他们首先必须同时接入到相同的授权频谱中进行控制信息交换用以建立通信链路，此过程即为控制信道建立过程。频率跳跃序列技术是实现控制信道建立的代表性技术。频率跳跃序列的主要思想是每个非授权用户根据其频谱跳跃序列生成方法生成其自身的频谱跳跃序列，然后在每个时隙按照其生成的频谱跳跃序列接入其可利用授权信道直到与其目标非授权用户在同一时间相遇在相同的信道上为止。控制信道建立时间通常被用来衡量控制信道建立方法的性能。控制信道建立时间即为一对非授权用户建立控制信道所花费的时间，用后开始控制信道建立过程的非授权用户完成控制信道建立所花费的时隙来表征。由于在控制信道建立期间，非授权用户可以使用的授权频谱通常被假设为是不变的。因此，需要提出一种控制信道建立方法使得非授权用户能够快速的建立与其目标非授权用户之间的控制信道。

跳跃停留策略能够很好的解决异构认知无线电网络中非授权用户之间的控制信道建立问题。其主要思想为:跳跃停留策略以周期的形式生成频谱跳跃序列，并且每个周期的频谱跳跃序列包含两种模式，即跳跃模式和停留模式。在跳跃模式下，非授权用户不停的接入不同的可利用信道，接入信道的信道索引由初始信道索引及步长决定。在停留模式下，非授权用户停留在一个相同的信道上，停留信道每个周期改变一次。

目前针对基于跳跃停留策略的认知无线电网络中控制信道建立方法的相关研究文献如下：

1.Zhiyong Lin等人在2011年的《IEEE INFOCOM》上发表的文章“Jump-Stay BasedChannel-Hopping Algorithm with Guaranteed Rendezvous for Cognitive RadioNetworks”首次提出跳跃停留策略。跳跃停留策略按周期生成频率跳跃序列，周期分为内部周期及外部周期。内部周期由两种模式组成，即跳跃模式和停留模式。外部周期由多个内部周期组成。跳跃步长每个内部周期改变一次，初始信道索引每个外部周期改变一次。跳跃停留策略能够保证非授权用户之间的控制信道在有限的时间内建立。