[发明专利]一种认知无线电盲频率会聚方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及认知无线电中建立呼叫发起端和被呼端端通信链路的盲频率会聚方法。

技术背景

随着无线通信的快速发展，稀缺的电磁频谱资源与日益增长的频谱需求之间的矛盾日益突出。在现有的固定频谱分配模式下，该矛盾已经极大地限制了新兴无线通信网络的发展和演进。而另一方面，大量的研究和统计数据表明，固定频谱分配政策导致了频谱使用率的低下。为了提高频谱利用率，缓解频谱需求的矛盾，人们在近年来提出了动态频谱接入的方式来共享频谱，从而有效提高频谱的利用率。认知无线电技术就是实现动态频谱资源共享的智能无线通信技术。

认知无线电实现之前需要解决一系列技术难题，通信双方之间的初始链路建立就是其中之一。传统通信技术由于事先知道系统参数信息，可以简单的在一条公共控制信道上通过协商完成初始链路的建立过程。但是，在认知无线电环境下，由于频谱资源的可用性是取决于主用户(即授权用户，对无线频谱的使用具有优先权)的行为的，只有当主用户未使用相应频谱的时候，认知用户(也称次用户，对无线频谱使用的优先级低于主用户)才能使用相应频谱空穴，因此，无法事先定义一条可用的公共控制信道。这就要求解决在无公共控制信道情况下，如何建立认知无线电通信双方初始链路的问题，该问题也称为盲频率会聚(Blind Frequency Rendezvous)。

针对认知无线电盲频率会聚问题，目前已经有一些研究结果。韩川等在其发明专利“一种认知无线电场景中的链路建立方法”(公开号CN 1829385A)中公开了一种认知无线电场景中建立基站和移动台之间通信链路的方法，但是他们没有对基站以及移动台如何选择频率进行呼叫或应答等链路建立过程进行详细阐述。Horine等提出了一种将多音信号作为呼叫信号的盲频率会聚方法(内容详见，B.Horine and D.Turgut，“Link rendezvous protocol for cognitive radio networks，”Proc.of IEEE DySPAN 2007，pp.444-447，April2007)，发射端在检测到的频谱空穴上发送特定特征的多音信号，接收端通过宽带检测对这种特征的呼叫信号进行应答，从而完成握手过程。这种方法的缺点是接收端依赖这种多音信号的谱特征来对呼叫信号进行识别，因此，多个接收机可能同时检测到该呼叫信号并进行应答，从而引起除期望接收机外其他接收机不必要的回应。DaSilva以及Theis等研究人员提出了一种基于序列的盲频率会聚方法(内容详见，L.DaSilva and I.Guerreiro，“Sequence based rendezvous for dynamic spectrum access，”Proc.of IEEE DySPAN 2008，pp.1-7，Oct.2008；以及，N.C.Theis，R.W.Thomas，and L.A.DaSilva，“Rendezvous for cognitive radios，”IEEE Transactions on Mobile Computing，2010)，发射端和接收端通过按照特定的序列访问各个信道，使得双方能够在某个相同信道上相遇。但是，他们并没有给出具体的握手过程，在无定时同步的情况下，即使待通信双方在同一个频谱空穴上相遇也并不一定能够保证成功握手建立链路。这种方法的另一个缺点是其频率会聚过程所需耗费的时间较长。吴可镝等在发明专利“基于无速率码的认知无线电通信链路的建立和维护方法”(公开号CN 101325461A)中公开了一种基于无速率码的认知无线电通信链路建立方法，发射端按照无速率码的编码方式对信息包进行编码并组帧发射，接收端通过无速率码的解码方法提取信息并应答，从而完成链路的建立。这种方法的缺点在于需要发送大量的数据包才能完成通信链路的建立，系统实现复杂度较高，所需的盲频率会聚时间较长。Pu等人提出了一种盲频率会聚协议(内容详见，D.Pu，A.M.Wyglinski，and M.McLemon，“A frequency rendezvous approach for decentralized dynamic spectrum access networks，”Proc.IEEE Int.Conf.Cognitive Radio Oriented Wireless Netw.Commun.，pp.1-6，Jun.2009)，其中发射端和接收端均在未占用的频率上广播导频音。这种方法的主要缺点在于广播导频音不同步时，各个导频音之间的干扰会比较严重，从而影响性能。