[发明专利]认知无线网络实现全信道分集的分布式盲信道汇聚算法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信网络技术领域，涉及一种认知无线网络实现全信道分集的分布式盲信道汇聚算法。

背景技术

随着频谱资源的不断减少，增加对频谱的有效利用显得日益重要，认知无线网络作为一种高效利用频谱的通信网络越来越受到人们的关注和研究。以往人们对频谱的利用是将频谱频谱划分为一个个固定频谱块，将频谱块授权给固定用户使用，然而授权用户无法保证持续高效地利用被授权的频谱块，在时间上就会造成频谱空洞，由于频谱资源的有限性，对于其他非授权用户的通信需求则不能满足。这样就会造成一方面是频谱空洞，一方面是无频谱可用的问题。同时，由于时间上频谱利用的动态性以及用户之间通信协商的必要性，提出了一种认知无线网络中用户之间通过多信道盲汇聚进行信息协商的方法。

盲汇聚是信道跳变的一种，它比信道跳变更具有针对性和目的性。目前按时间同步特性划分主要分为：时间同步，时隙同步和时隙异步。时间同步要求所有用户节点同时从初始时刻进行信道跳变；时隙同步不要求用户从初始时刻同时跳变，但是它要求用户之间的时隙刻度严格对齐，这对于目前通行网络来说也是难以实现的；时隙异步既不要求用户同时从初始时刻跳变，也不要求时隙刻度的对齐，用户之间随时进行信道跳变，对于目前通信网络，技术上易于实现。

发明内容

本发明解决了现有汇聚方法中不同程度的需要时间或时隙同步造成实际使用中难以实现的问题，同时保证了多信道汇聚的最大多样性以及较小的汇聚时间。本发明提供一种认知无线网络实现全信道分集的分布式盲信道汇聚算法，本发明属于时隙异步方法，同时本发明还保证了信道汇聚多样性的最大化，即节点在任一可用信道上都能够保证汇聚成功，具有一定抗干扰性能。不仅如此，本发明在保证汇聚的条件下，能够达到较小的汇聚时间，提高了通信的有效性。

本发明的技术方案是：当用户节点没有数据需要发送时，按照固定的频率跳变序列进行频率跳变，一旦用户节点有数据发送需求，那么用户节点会按照另一种固定频率跳变序列进行频率跳变，同时发送帧进行汇聚协商请求，用户节点收到协商请求后回复协商信息并等待数据帧的接收。

具体地，一种认知无线网络实现全信道分集的分布式盲信道汇聚算法，其特征在于：已知认知无线网络中各用户节点的可用信道数N以及完成一次协商过程的最小时间T；当用户节点成功汇聚后进行数据的发射和接收，一旦传输链路受到干扰无法继续进行数据传输时，用户节点重新进行汇聚；

当用户节点处于无数据发送状态：当用户节点没有数据发送需求时，用户节点会生成本轮信道跳变列表，生成规则为随机信道选取，同时保证一轮中所有信道只被访问一次，每次停留侦听时间为(N+1)*T；

当用户节点处于数据发送状态：一旦用户节点有数据发送的需求，用户节点会重新生成随机的信道跳变列表，用户节点在每个信道上停留时间为T，即用户节点在每个信道跳变之后同时发送帧进行数据发送的协商请求。

本发明中，在汇聚之前(即进行信道跳变之前)需要通过随机排序的方法生成信道跳变列表，直到汇聚成功之前信道列表不变，即汇聚成功之前可能会进行几轮的信道跳变，在这几轮的跳变列表不会改变，一旦汇聚成功进行通信后，再次汇聚时，会重新随机生成跳变列表。

对于本发明的技术方案，这里举例进行说明：假设网络中一共有5条可用信道。T为进行一次成功信息交换的最少用时。用户节点A的可用信道的信道标号为1,3,4,5。那么它的可用信道列表为[1,3,4,5]。那么它需要数据发送时，信道跳变列表为可用信道列表内信道标号的随机排序并周期重复(周期为可用信道个数)，也就是说信道跳变列表为[4,1,3,5,4,1,3,5,4,1,3,5,...]，在每个信道上等待时间为T。直到汇聚成功。这里4,1,3,5的顺序是随机的，也可以是3,4,1,5等等。那么如果用户节点A没有数据发送，也就是说它处于接收状态，它的信道跳变列表为可用信道列表的随机排序并周期重复(周期为可用信道个数)，比如[5,1,3,4,5,1,3,4,5,1,3,4,...]，直到汇聚成功。不同之处在于，处于接收状态的用户节点A在每个信道上停留时间为(5+1)T。

本发明的有益效果：

本发明克服现有多信道盲汇聚方法中需要时间或时隙同步以及汇聚多样性匮乏的缺点，提供一种不需要时间或时隙同步以及能够保证最大的汇聚多样性，同时平均汇聚时间较小的多信道盲汇聚方法。实验表明本发明易于实现，可靠性高，同时具有一定抗干扰性能。

附图说明

图1是本发明发射和接收节点信道切换的示意图。