[发明专利]基于导频信号的适机认知无线通信

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体来说，是关于在无线通信网络中适机访问无线信道的技术。

背景技术

在无线通信中，电磁波频谱是一种重要的资源。无线发送器根据所分配的信道对模拟/数字信号进行调制，而接收端的无线接收器解调相同信道上的无线信号。因此，为了控制无线节点如发送器和接收器等之间的相互干扰，无线电频谱一般都是由政府调配授权。然而，在实际应用中，这种传统的调控方法会导致低效率的频谱资源配置和使用。特别是某些被授权的信道从未或非常少地被使用，同时其他一些信道经常超负荷。这样就造成了新兴商业/科研开发对无线信道(频谱)资源的需求无法得到满足。

例如，最近一项由美国联邦通信委员会频谱政策专职小组(FederalCommunicationsCommission，SpectrumPolicyTaskForce，Rep.ETDocketno.02-135，Nov.2002)开展的调查显示，传统的静态信道配置方法造成许多无线信道时间和地域上的使用率跨越幅度很大，大约从15％到85％。这一现状以及运营商对降低基础设施建设成本的要求促生了认知无线电(CognitiveRadio)技术。从定义上说，认知无线电能够根据周边无线环境智能地调节通信参数，从而使由其发出的无线传输不会与其它相邻的无线通信产生干扰。运用于无线信道上来说，认知无线电能够根据当前无线环境因地制宜地进行动态调节，即通过即时可及性而非预定分配方案来选择和利用信道。因此，世界各地的无线电监管机构都在鼓励开发和使用动态/适机的分配模式以取代传统的静态频谱分配，以便更有效地利用无线电频谱资源和现有的基础设施。

所以，当上述定义中的无线通信参数是一组无线数据信道时，认知无线电范式就具体化为“适机无线频谱访问”(OpportunisticSpectrumAccess)。对单个无线节点而言，可以进一步定义为：一个无线节点可以适机地在一组预定无线信道中选择一个信道进行无线通信，从而不与其它正在进行的无线通信发生干扰。通过访问上述无线信道，该无线节点可适机地调用一个或多个其它无线节点去使用该选定信道，以实现特定类型的抽象无线链路(AbstractWirelessLink)通信。

在上项陈述中，“预定无线信道”间通常用不同的频率进行区分。它们也可以通过扩频码亦或自相关特征等方式进行区分，以实现一组信道间的正交，即互不干扰。“特定类型的抽象无线链路”可以是任何无线链路的功能化抽象，包括广播(Broadcast)、单播(Unicast)、组播/任播(Multicast/Anycast)，或者数据聚集(DataAggregation)。这些功能化抽象是由相邻无线节点或模块间的特定合作而实现。对于无线链路抽象的描述详见LiangSong与DimitriosHatzinakos的研究成果(如，EmbeddedWirelessInterconnectforSensorNetworks：ConceptandExample，inProc.IEEEConsumerCommunicationsandNetworkingConference，LasVegas，Jan10-12，2007以及CognitiveNetworks：StandardizingtheLargeScaleWirelessSystems，inProc.IEEE2ndWorkshoponCognitiveRadioNetworks，LasVegasNV，Jan.2008)。

就原则上而言，用于适机无线频谱访问的认知无线电运作通过以下两个步骤完成：第一步是“感知”(sensing)，即初节点通过感知周边无线频谱环境选择某一适合的无线信道；第二步是“调用”(polling)，即初节点调用一组相邻的次节点去访问选定信道。两个步骤均遵循适机的原则，也即选定信道和次节点组都由适机方式产生，如基于信道和次节点的可及性(availability)。

一套正确的方法与配套无线设备能使认知无线电迅速和有效地执行上述的“感知”和“调用”两个步骤。此方法也将有利于使认知无线电技术与现有无线标准及基础设施相兼容，以提升设施利用效率，提高服务质量。此外，鉴于越来越多的商用电子设备支持双重或更多的无线标准，如集成了WiFi(IEEE802.11)和蓝牙(IEEE802.15.1)收发器的笔记本电脑，此方法还将有利于认知无线电技术在多个无线标准上的应用。在功能上，该方法还应支持动态无线网络的形成和演化。

发明内容

一种方法，包含：