[發明專利]一種基于頻譜預測的鏈路快速建立方法

有效

• 申請號: 201810282136.4
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108712747B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王金龍;程云鵬;吳楚捷;丁國如;鄭學強;於凌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W76/10
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種基于頻譜預測的鏈路快速建立方法，該方法包括以下步驟：基于歷史頻譜感知數據，以神經網絡的方式預測下一時刻的空閑信道集合；構建頻譜預測與信道質量歷史數據相融合的多信道感知次序優化準則，使用多信道感知次序優化準則對預測的空閑信道進行排序；選取排序最靠前的信道進行實時的頻譜感知和信道探測，獲得真實的信道狀態及信道質量，若感知信道空閑且信道探測SNR大于門限值SNR0，主呼方發起呼叫建立通信鏈路，不符合要求則切換至下一信道；針對實際系統中的吞吐量要求，利用快速建鏈算法，計算用戶的鏈路建立時間。本發明能夠更快地發現頻譜中的空閑信道資源，通過縮小感知的頻率范圍，降低短波通信的鏈路建立時間。

技術領域

本發明屬于短波通信技術領域，特別是一種基于頻譜預測的鏈路快速建立方法。

背景技術

短波通信依靠1.5～30MHz的電磁波進行信號傳輸，是最早出現并被廣泛應用的無線通信方式。受電離層的影響，短波信道的變化具有隨機性，信道條件惡劣造成的數據傳輸速率低以及短波頻段窄、業務類型多造成的干擾嚴重成為目前急需解決的問題。近年來，隨著動態頻譜接入理念的深入，認知無線電技術(CR)在下一代自動鏈路建立中的潛在應用日益受到關注。CR能夠動態地監測頻譜環境，充分挖掘短波頻段中的優質信道，彌補現有短波通信網絡的弊端。

當前應用認知無線電技術進行自動鏈路建立，主要以結合頻譜感知技術為發展方向，通過時間和空間上的頻譜感知，實時找出可用的信道為下一步根據通信需求進行頻率選擇提供基礎。這種實時選頻和自動鏈路建立相結合的通信系統，可以更好地發現實時最優頻率，提高短波頻段的利用率，但缺點在于：感知的時間開銷和進行鏈路質量分析的數據會隨著信道數量呈指數增加，并且當頻段通信業務量較高時，頻繁切換信道降低了數據傳輸的吞吐量造成能量浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠縮短鏈路建立時間、快速建立通信鏈路的基于頻譜預測的鏈路快速建立方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于頻譜預測的鏈路快速建立方法，包括以下步驟：

步驟1、基于歷史頻譜感知數據，以神經網絡的方式預測下一時刻的空閑信道集合；

步驟2、構建頻譜預測與信道質量歷史數據相融合的多信道感知次序優化準則，使用多信道感知次序優化準則對步驟1中預測的空閑信道進行排序；

步驟3、選取排序最靠前的信道進行實時的頻譜感知和信道探測，獲得真實的信道狀態及信道質量，若感知信道空閑且信道探測SNR大于門限值SNR0，主呼方發起呼叫建立通信鏈路，不符合要求則切換至下一信道；

步驟4、針對實際系統中的吞吐量要求，利用快速建鏈算法，計算用戶的鏈路建立時間。

進一步地，步驟2所述的構建頻譜預測與信道質量歷史數據相融合的多信道感知次序優化準則，具體如下：

步驟2.1、建立基于頻譜預測的新型自動鏈路建立模型；

步驟2.2、建立鏈路質量分析指標LQA_new，定義LQA_new為：

為平均接收功率，表示信號在傳輸過程中由于能量損耗到達接收端的平均信號功率；P_access為用戶接入概率，通過統計用戶成功接入信道的次數得到；λ為瑞利分布方差估計值；

步驟2.3、建立多信道感知次序優化準則，公式為：

其中，P＝{0,1}，P＝0表示信道預測狀態為空閑，P＝1表示信道預測狀態為占用。

進一步地，步驟4所述的快速建鏈算法，計算用戶的鏈路建立時間，具體如下：