[發明專利]一種基于相關性的跳頻通信系統接入方法

有效

• 申請號: 201110235640.7
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102307392A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 沈連豐;鮑楠;胡靜;夏瑋瑋;宋鐵成
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京東大移動互聯技術有限公司
• 主分類號: H04W72/06
• 分類號: H04W72/06;H04W72/10;H04W72/12;H04B1/713
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及基于相關性的跳頻通信系統接入方法，有效利用實時感知的可用頻譜和時隙，通過基于相關性的時頻資源調度分配實現無碰撞的接入跳頻網絡，提高有效資源利用率和系統吞吐，應用于跳頻通信系統中的接入策略。

背景技術

跳頻通信系統首先應用于軍事通信并以其安全性和抗干擾性的優勢得到了廣泛的關注和應用。跳頻通信系統應用于民用通信主要在ISM頻段(IndustrialScientific?Medical?band)上，主要代表有慢速跳頻的WLAN(Wireless?Local?AreaNetwork)系統和快速跳頻的藍牙系統(Bluetooth，BT)。跳頻技術的基本思想是將一段頻域分割成很多窄帶頻隙，稱為載頻，調制信號根據跳頻碼序列使載波頻率在這些載頻中不斷的隨機跳變，從而獲得擴頻增益且具有抗干擾和多址接入的能力。但是一般民用跳頻通信系統中很難采用完全正交的跳頻圖案進行通信，因此不可避免多個節點在同一時隙跳變到同一載頻發生碰撞，且碰撞次數隨著網絡節點的增加而增加，嚴重時導致系統效率下降難以正常通信。

認知無線電技術是在軟件無線電基礎上提出的全新無線通信概念。認知無線電的特點是認知能力和重構能力。認知能力指認知無線電必須具備感知無線電環境信息的能力。不僅要在全頻段范圍內進行多維度的頻譜檢測，還必須滿足實時迅速跟新無線電環境的時空變化并且避免對其他節點的干擾。重構能力指根據無線電環境動態編程調整傳輸參數但是不改變硬件組成設備的能力。若將認知能力的感念引入一般跳頻通信系統，則可利用感知手段檢測載頻使用情況，避免隨機接入發生的碰撞，提高頻譜利用率。同時結合跳頻系統擴展頻譜抗干擾的特性，能夠達到有效利用和共享時頻資源，提高系統吞吐量的目的。

由于跳頻通信的特點使其本身具有時頻資源動態變化的特性，若單純依靠頻譜監測的認知技術無法適應不斷變化的時頻使用環境，頻繁的采用認知過程也將增加感知算法的復雜度、設備實現的復雜度和能源消耗，因此在一般跳頻系統增加認知功能的基礎上，傳統的跳頻接入機制已經不能滿足以上通信的需求。而已有研究多集中在同步和跳頻序列的設計，或者單一地針對跳頻系統追蹤載頻跳變給出解決方法，因此本發明給出了一種基于相關性的跳頻通信系統接入方法。

發明內容

技術問題：本發明的目的是在具有認知功能的跳頻通信系統中提供一種基于相關性的接入方法，利用感知時頻資源使用信息，通過基于相關性的接入申請、時頻資源調度和資源釋放流程避免接入碰撞，提高資源利用效率和系統吞吐量。

技術方案：首先給出幾個定義：

活躍節點：已經接入網絡并且正在進行跳頻通信的節點被稱為活躍節點。

調度節點：若某活躍節點使用的載頻在下一時隙空閑，或者在接下來的幾個時隙內都空閑，則該活躍節點具有調度資格，即被稱為調度節點。如附圖1中所示，調度節點負責給發出接入申請的節點分配可使用的時頻資源并決定是否允許其接入網絡。

相關節點：對任意一個活躍節點來說，時間上前一個接入相同載頻的活躍節點被稱為該節點的相關節點。

申請接入網絡的節點根據感知結果，查找出具有調度資格的節點，向調度節點發送接入請求，收到接入請求的調度節點查看本地資源記錄表，按業務優先級排序分配時頻資源，申請接入網絡的節點根據被分配的資源接入網絡。當節點沒有數據需要發送時準備退出網絡，向前一個接入網絡的相關節點發送退網通告，收到退網通告的節點將退網節點占用的時頻資源更新為本地可用資源，退網節點完全退出網絡。

在本發明的接入方法中，每個節點感知到的時頻資源使用情況都記錄在本地資源記錄表中，4個過程中一旦資源使用情況發生變化，必須立刻更新本地資源記錄表。

本發明的基于相關性的跳頻通信系統接入方法，當節點有數據需要發送時，首先感知無線信道的使用情況，然后利用頻率相關性選擇調度節點并向其發送接入網絡的申請，調度節點根據可用時頻資源存儲情況和業務優先級等約束條件給申請接入的節點分配資源，沒有分配到可用資源的節點此次申請接入網絡失敗，可重新發起申請接入網絡的過程；結束通信的節點在推出網絡前必須釋放占用的時頻資源，具體方法具體包括如下步驟：

1)主呼節點的信道尋找過程：需要發送數據的節點或者發送完數據需要退出跳頻通信的節點，在接入網絡或者退出網絡之前必須進行頻譜感知，確認整個共享頻譜的載頻使用情況，此過程是獨立完成的，或是多節點協作完成，此過程在跳頻節點的掃描階段完成；