[发明专利]一种适用于多天线认知无线网络的异步跳频序列设计方法

说明书

本发明属于通讯技术领域，尤其涉及一种适用于多天线认知无线网络的异步跳频序列设计方法。本发明的目的在于为多天线认知无线网络设计一种适用于控制信息交互的跳频序列生成方法，在确保任意两个具备相同天线数R∈[2,M^0.5]的认知节点能在任意时钟差异条件下在所有M个信道上实现跳频汇聚的同时，有效降低它们实现连续两次汇聚所需的最大时间间隔(即MTTR值)，从而在汇聚信道个数和节点天线数给定的限制条件下起到缩短多天线认知无线网络控制信息交互所经历的最大时延的有益效果。

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控制信息交互机制设计。

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，只有当两个认知节点A和B实现了跳频汇聚，即节点A的至少一根天线和节点B的至少一个根天线在同一个时隙内跳到同一个信道上，它们才能获得交互控制信息的机会。为此，每个认知节点均需要对其配置的每根天线设置一个跳频序列，而该节点对其所有天线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同一跳频系统中独立地随机选择其跳频序列集合，那么不同的认知节点对在同一时隙内可以在不同信道上实现跳频汇聚，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，跳频系统设计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性能参数包括：

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。

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。

通常，上述两个性能参数之间存在一定程度的折中。例如，当一个时钟异步跳频系统(即该跳频系统中任意两个跳频序列之间可能具备任意大的起始时间差异)的DoR越大，那么它的MTTR就会相应变大。因此，时钟异步跳频系统优化所面临的一个经典问题是，对于一个给定的DoR值，如何最小化该跳频系统的MTTR值。目前已知，当一个时钟异步跳频系统的DoR＝M时，如果每个跳频序列集合所包含的跳频序列个数R＝1，那么该跳频系统MTTR的理论下界值是M；否则，如果R>M^0.5，那么该跳频系统可以实现最小的MTTR值，即MTTR＝1。另一方面，当DoR＝M和2≤R≤M^0.5时，如何降低时钟异步跳频系统的MTTR值就成为一个亟待解决的问题。这一问题的物理意义在于，当每个认知节点配置的天线数R满足2≤R≤M^0.5时，如何缩短任意两个时钟异步认知节点之间连续两次交互控制信息的最大时间间隔。

发明内容