[發明專利]一種支持節點優先級的認知無線網絡跳頻通信方法

有效

• 申請號: 201510859481.6
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105451352B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 譚雪松;吳玉香
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W72/10
• 分類號: H04W72/10;H04B1/7136
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種用于認知無線網絡的基于頻率跳變的通信交互機制設計。本發明每個認知發送或接收節點的收發信機均會在所有N個授權信道上根據一定的跳頻序列進行周期性的跳躍，在避免對授權用戶通信產生干擾的前提下達到充分利用空閑授權頻譜資源的目的。在每個時隙的開始，每個發送或接受節點會首先將其收發信機切換到一個新的授權信道上，然后對該授權信道進行實時的頻譜感知。與現有基于跳頻的認知無線網絡控制信息交互方法相類似的是，本發明所提出的基于頻率跳躍和支持節點優先級的控制信息交互方法能夠確保同一優先級的認知發送和接收節點均可以實現在所有可接入信道上的周期性跳頻匯聚。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種用于認知無線網絡的基于頻率跳變的通信交互機制設計。

背景技術

為了在不干擾授權網絡通信的前提下靈活利用授權網絡的空閑頻譜資源進行通信，認知無線網絡需要具備一套高效的控制信息交互機制，以實現在認知節點之間傳遞包括頻譜感知結果、時鐘同步和通信頻段預約等大量的控制信息。而基于頻率跳變的控制信息交互方式能夠通過不斷地改變認知節點交互控制信息的通信頻段(或信道)，靈活而快速地尋找到未被授權用戶占用的通信頻段(或信道)，因而具備較好的抗授權用戶干擾能力。

與此同時，只有當發送和接收認知節點實現了跳頻匯聚，即在同一個時隙內同時跳躍到同一個信道上，它們才能進行控制信息的交互。如果每個認知節點均從一定的跳頻序列集合中獨立地選擇其跳頻序列，那么不同認知用戶在同一時隙內可以實現在多個信道上的跳頻匯聚，從而有效避免基于單個固定控制信道交互控制信息所導致的控制信道流量飽和問題。因此，如何為認知節點設計可選跳頻序列集合就成為影響基于跳頻匯聚的控制信息交互性能的主要因素。

通常，衡量一個跳頻序列集合優劣的參數包括：

可匯聚信道個數，即該集合任意兩個跳頻序列可以產生匯聚的信道總個數。當可匯聚信道個數越多，則基于跳頻匯聚的控制信息交互具備更強的抗授權用戶干擾能力。

平均匯聚時間間隔，即該集合任意兩個跳頻序列實現連續兩次匯聚的平均時間間隔。當平均匯聚時間間隔越短，則基于跳頻匯聚的控制信息交互具備更短的交互時延和更高的控制信息傳輸吞吐量。

信道負載，即在同一時隙跳到同一信道上的認知節點個數與認知節點總個數之間的比值。該比值的可能范圍為[0,1]。當信道負載越小，則認知節點基于跳頻匯聚的控制信息交互所產生的控制信息碰撞或擁塞情況就越少，控制信息交互的性能就越好。

在現有基于頻率跳躍的控制信息交互方式中，所有認知發送節點均會從同一發送跳頻序列集合中隨機選擇一個跳頻序列，而所有認知發送節點均會從同一接收跳頻序列集合中隨機選擇一個跳頻序列。雖然該控制信息交互機制可以確保任意一個發送跳頻序列和任意一個接收跳頻序列都能在所有可接入信道上實現跳頻匯聚，但會導致所有的認知發送和接收節點對均具備相同的平均匯聚時間間隔，無法為不同的認知發送和接收節點對區分不同的通信優先級別，從而不能為重要性較高的認知發送和接收節點對(例如網絡骨干節點)提供優于重要性較低的認知發送和接收節點對(例如網絡終端節點)的通信傳輸性能。同時，該交互機制所產生的信道負載也比較大，不利于認知無線網絡整體通信傳輸性能的提升。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種支持節點優先級的認知無線網絡跳頻通信方法。與現有基于頻率跳躍的控制信息交互方式相比，本發明需要為不同優先級別的發送和接收認知節點對分別設計不同的發送和接收跳頻序列集合，以確保高優先級認知節點能夠獲得比低優先級認知節點更短的平均匯聚時間間隔，并且能夠有效降低控制信息交互的信道負載

本發明的技術方案為：