[发明专利]基于无速率码的认知无线电通信链路的建立和维护方法

摘要

本发明公开了一种基于无速率码的认知无线电通信链路的建立和维护方法，其包括认知用户发送端链路的建立方法和认知用户发送端链路的维护方法以及认知用户接收端链路的建立方法和认知用户接收端链路的维护方法。本发明利用无速率码可以自适应的对付链路删除和数据包丢失的特性，进行通信链路的建立和维护，并充分利用无速率码所需的反馈应答时隙，应用该方法不需要主从用户之间存在额外的公共控制信道进行“谱图交换”。

主权项

1.基于无速率码的认知无线电通信链路的建立和维护方法，其特征在于包括认知用户发送端链路的建立方法和认知用户发送端链路的维护方法以及认知用户接收端链路的建立方法和认知用户接收端链路的维护方法，以下所述的类型一的反馈表示接收端已经成功接收数据，类型二的反馈表示接收端已检测到主用户需要占用正在利用中的频谱资源，类型三的反馈表示接收端认为该频谱资源可用，类型四的反馈表示接收端确认与发送端共同检测到新的可用的频谱资源；设：整个认知系统中全部的频谱资源有n个，分别用标号f＝[f₁，f₂，……，f_n]来标记，在某一认知用户接入的同时，没有其他认知用户在相同时隙接入，认知用户发送端链路的建立方法包括以下步骤：1)发送端对整个认知系统中的全部n个频谱资源进行感知，得到哪些频谱资源是空闲可用的，设检测到p个可用频谱资源，将其记为ft=[ft1,ft2,······,ftp],]]>且0≤p≤n；发送端实时的检测可用频谱资源，当发现可用频谱资源发生变化时，实时地更新f_t；2)若可用频谱资源f_t为空集，即当前所有频谱资源均被占用，则转入步骤1)重新感知；若可用频谱资源f_t不是空集，则转入步骤3)；3)将认知用户的用户初始化系统信息m_s按照无速率码的编码方式对信息包进行编码并组帧；用t_i表示编码帧，其中i为编码帧的编号，i＝0，1，2，……；4)发送端将每一个编码帧与感知到的当前可用频谱资源f_t中的可用频谱资源做对应进行编码帧的发射，每一个频谱资源均看作是一个子信道；具体映射规则为：若imodp＝k，且k≠0，则编码帧就用第个子信道进行发送；若imodp＝0，则编码帧就用第个子信道进行发送；5)发送端根据无速率码的编码规则源源不断的产生编码帧直到接收端告知它停止发送，同时在当前可用频谱资源f_t上的应答时隙中侦听接收端的反馈信号，若侦听到类型一的反馈信号则转入步骤6)；否则，继续步骤5)的过程；6)发送端停止继续产生编码帧并立即停止发射，转而在所有当前可用频谱资源f_t上的应答时隙中侦听接收端的反馈信号，并将所有可以接收到类型三的反馈信号的频谱资源单独纪录下来，记为f_c，f_c中的所有频谱资源就是认知用户发送端和接收端所共同认可的可用频谱资源，从而完成了认知用户发送端链路的建立；认知用户发送端链路的维护方法包括以下步骤：1)在通信链路建立后，发送端一边利用f_c中的频谱资源对自己需要发送的信息按照无速率码的编码方式对信息包进行编码并组帧，然后发射，一边实时的对整个认知系统中的全部频谱资源进行感知，并在“应答时隙”中等待接收端的反馈信号；若发现主用户开始活动需要占用正在进行数据传递的频谱，则转入步骤2)；若接收到认知用户的反馈信号，则转入步骤3)；若感知到新的可用频谱资源，则转入步骤5)；2)将感知得到的主用户需要占用的频谱资源统统释放不再继续占用，并利用其余可用频谱资源继续传递要发送的数据帧；3)确认接收到认知用户的反馈信号后，立即分辨反馈信号的类型是类型一还是类型二，若是类型一，说明数据传递已完成，则发射端停止传递，若是类型二，则转入步骤4)；4)分辨类型二的反馈是通过哪些频谱接收到的，并立即停止在这些频谱上继续传递数据，只利用其余可用的频谱资源，将其余可用的频谱资源更新记为f_c，转入步骤1)；5)发射端尝试着在新感知到的频谱资源上的“应答时隙”中接收接收端的反馈，若确认在这个频谱上接收到接收端的反馈，则转入步骤6)；若在接收到反馈信号前发现这个频谱又被主用户占用，则停止在此频谱上的活动，转入步骤1)；6)确认接收端的反馈为反馈类型三，则在这些频谱上发送确认信息，等待接收端的进一步反馈；若得到接收端的类型四的反馈，则将此频谱记入f_c，转入步骤1)，否则不更新f_c，转入步骤1)；认知用户接收端链路的建立方法包括以下步骤：1)接收端对整个认知系统中的全部n个频谱资源进行感知，得到哪些频谱资源是空闲可用的，设检测到q个可用频谱资源，将其记为fr=[fr1,fr2,······,frq],]]>且0≤q≤n；接收端实时的检测可用频谱资源，当发现可用频谱资源发生变化时，实时地更新f_r；2)接收端尝试着在f_r中的所有频谱上进行信息接收，无需知道发送端的频谱感知结果f_t，此时，只要f_t与f_r的交集不为空，则接收端肯定总可以在其交集频谱资源上接收到发射端的编码信息；3)当接收到的编码帧数量达到发送端的用户标示信息的编码帧的数量时，开始进行译码，并利用循环冗余校验判断是否译码正确，如果正确，转入步骤6)；否则转入步骤4)；4)继续接收若干个编码包；5)重新尝试译码，若译码成功，转入步骤6)；否则转入步骤4)；6)译码结束，接收端将所有可接收编码帧的频谱资源记为f_c，f_c为发送端与接收端所共同感知到的可用频谱资源的集合，并在f_c中频谱资源的应答时隙上发送类型一的反馈信号；7)若接收端在接下来连续3个时隙中都没有收到发送端的编码帧，则在f_c中所有的频谱资源的应答时隙上发送两遍类型一的反馈信号，用来通知发送端；8)接收端根据成功译码得到的发送端初始化系统信息m_s，得知发送端的要求，从而完成了认知用户接收端链路的建立；认知用户接收端链路的维护方法包括以下步骤：1)在通信链路建立后，接收端一边利用f_c中的频谱资源接收发射端传递的数据帧，一边实时的对整个认知系统中的全部频谱资源进行感知，若在此期间译码成功，恢复出发射端要发送的全部信息数据，则转入步骤2)；若感知发现主用户开始活动需要占用正在进行数据传递的频谱，则转入步骤3)；若感知到新的可用频谱资源，则转入步骤4)；2)接收端在“应答时隙”中的所有f_c标记的频谱资源上发送类型一的反馈，告知发射端立即停止发送数据，从而完成整个数据的传输；3)将感知得到的主用户需要占用的频谱资源标记为f_z，并在这些频谱上的“应答时隙中”发送类型二的反馈，并将f_z中标记的频谱资源在f_c中移出，转入步骤1)；4)在感知到新的可用频谱资源的“应答时隙”中向发射端发送若干次类型三的反馈，并在这些频谱上尝试接收发射端的确认信号，若接收到发射端的确认信号，则再发送类型四的反馈做进一步确认，并将这些新的可用频谱资源并入f_c，转入步骤1)；若没有接收到，则转入步骤1)。