[发明专利]认知无线电网络中控制信道建立方法

说明书

本发明公开了一种认知无线电网络中控制信道建立方法，包括可利用信道接入；控制信息交换；数据传输信道建立。非授权用户在进行控制信道建立前，首先感知其可利用的频段及频段密度信息；然后按照其信道跳跃序列接入可利用信道；当其有数据要传输时，则开启信道竞争模式。在信道竞争成功后，发送带有可利用频道及频道密度信息的RTS数据包帧，当其目的节点接收到RTS数据包帧后，根据两者的公共可利用频道及其密度信息决定两者之间的数据传输信道。本发明有效的解决了传统认知无线电网络中各频段非授权用户分布不均问题带来的低效率频段利用问题。此外，本发明的方法中控制信道与数据传输信道分离，可以增加尝试控制信道建立的机会。

技术领域

本发明属于无线电网络技术领域，具体涉及一种认知无线电网络中认知无线电网络中控制信道建立方法。

背景技术

认知无线电概念的提出是为了解决无线电频谱资源稀缺问题。目前，无线电频谱是以固定方式分配的，分为授权频谱和非授权频谱。由于对非授权频谱的使用不需要相应机构的授权，因此得到了广泛的商业应用。随着近些年智能设备的快速发展，商业领域无线电设备及应用的迅速增多，非授权频段上的通信变的异常拥挤。为了解决这一问题，认知无线电技术设想让非授权用户在不干扰授权频段上授权用户正常通信的情况下，动态的使用授权频谱。

由于认知无线电技术的动态频谱使用特性，不同于传统的无线电网络技术，在认知无线电网络中，非授权用户之间在进行数据传输之前需要首先同时接入到相同的信道上进行控制信息的交换，这一过程即为控制信道建立过程。由于认知无线电网络的异构性(即不同的非授权用户具有不同的特性，包括感知能力，可利用授权频道集等等)，异步性等特征，控制信道的建立面临着巨大的挑战。

认知无线电网络中的控制信道建立方法主要分为集中式方法与分布式方法。在集中式方法中，需要使用基础设备建立控制信道。基础设备加大了网络花费并且面临着单点失败等问题。因此，相较于集中式方法，分布式方法由于其不需要基础设备花费，拥有着很大的优势。分布式方法又可以分为专用控制信道方法和信道跳跃方法。专用控制信道方法需要预设专用的信道，由于认知无线电网络中可利用频谱的动态特性，专用控制信道可能会干扰授权用户正常的通信。信道跳跃方法不需要专用控制信道，非授权用户通过预设的信道跳跃序列进行频段接入。若非授权用户在同一时间接入相同的信道，那么他们可以尝试建立他们之间的控制信道。

大多数基于信道跳跃的控制信道建立方法都含蓄地假设在控制信道建立过程中，只要非授权用户同时接入同一信道，就可以成功地建立控制信道并且进行数据传输。然而，在真实的认知无线电网络中，当多个非授权用户同时接入在一个相同的信道上时，多个授权用户将会竞争同一个信道，可能导致部分非授权用户之间的控制信道建立失败。

目前，针对认知无线电网络中信道建立方法中存在的多非授权用户竞争问题的相关研究文献如下：

1.Xingya Liu等人在2014年的《IEEE GLOBECOM》上发表的文章“A Slot-Asynchronous MAC Protocol Design for Blind Rendezvous in Cognitive RadioNetworks”中考虑了控制信道建立过程中握手失败的问题并且提出了一种能够提升握手性能的控制信道建立方法。然而，这一方法假设每个非授权用户只存在一个竞争非授权用户或是隐藏终端非授权用户。当有多于两个非授权用户争夺同一授权频段时，此方法不再适用。此外，这一方法在一个时隙内只进行两次控制信道建立尝试，剩余时间都用于监听。如果在监听期间，信道一直是空闲的，则浪费了信道资源。