[发明专利]多用户抗干扰信道接入系统及动态频谱协同抗干扰方法

说明书

本发明公开了一种多用户抗干扰信道接入系统及动态频谱协同抗干扰方法。该系统为：考虑分布式无线网络，该网络内部有多个通信用户，网络外部受到恶意干扰的攻击；网络内处于同一冲突域内的用户可以通过宽带频谱感知判断此时干扰信号，并通过分布式信道决策选择通信信道，以避开恶意干扰，避免同频互扰。方法为：首先通信方观测干扰信号，并将干扰信号作为“协调信号”；然后根据协调信号与对应的信道接入策略表，指导己方用户选频并进行数据传输；传输后，根据是否接收到ACK反馈判断传输是否成功；最后，根据传输情况更新信道接入策略表。本发明模型完备，物理意义清晰，抗干扰能力强，避免了同频互扰，提高了分布式无线网络的信道传输效率。

技术领域

本发明属于无线通信抗干扰技术领域，特别是一种多用户抗干扰信道接入系统及动态频谱协同抗干扰方法。

背景技术

随着无线通信的快速发展，用频设备数目呈爆炸式增长，频谱资源逐渐紧缺。一方面，为提高频谱利用效率，需要研究更为有效的信道多址接入方法；另一方面，在军事场景中，当恶意干扰对用户合法信号进行干扰时，用户间的通信协调会因为干扰信号的存在而中断，导致多用户用频协调更为困难。如何实现在对抗外部恶意干扰威胁的同时避开内部同频互扰，在军用无线通信中具有重要意义。在恶意干扰条件下，通常不存在可靠的集中控制器，通信节点间信息交互较困难，往往只能进行分布式决策，因此，在恶劣环境中，通信设备的分布式选频问题是一个亟待解决的重要问题。

针对用频设备内部协同问题，一些研究者关注用户间的干扰(同频互扰)消除，并用博弈论对干扰消除问题进行建模，采用博弈学习算法进行求解，仅仅考虑同频互扰的消除，而未考虑如何对抗恶意干扰。针对用频设备外部对抗问题，传统的跳频扩频(Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS)方法中，通信双方按照固定的频率表进行跳变，该方法属于一种“固定频谱”抗干扰方法；而在直接序列扩频(Direct Sequence SpreadSpectrum，DSSS)方法中，通信双方利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。然而，当可用信道状态发生变化时，传统方法难以通过预先共享的跳频码/扩频码以实现可靠通信。

然而，上述研究中存在以下问题：1.通常针对用频设备“内部协同”或“外部对抗”单方面考虑，而没有将两者同时考虑，在实际系统中，尤其在军用环境中，二者往往同时存在，内部外部耦合关系明显；2.现有方法只考虑躲避或者对抗恶意干扰威胁，没有考虑“利用”干扰信号协助己方用户进行频谱协同；3.现有方法通常考虑针对特定干扰模式或样式，通常对干扰信号进行建模，而在实际场景中，获取干扰方信息往往是十分困难的。

相关均衡(R.J.Aumann,“Correlated equilibrium as an expression ofbayesian rationality”,Econometrica:Journal of the Econometric Society,pp.118,1987.)是博弈论中一个非常重要的概念，能够用来解决分布式信道决策问题。在实现相关均衡过程中，通常假设有一个协调所有用户动作的公共相关设备，该设备根据概率分布给每个用户推荐一个信道决策，当没有用户可以通过偏离推荐动作而增加它自己的效用时，该分布达到了相关均衡。相关设备类似于一个“管理者”，因此可以保证公平性。然而，要想在恶意干扰攻击下的分布式无线网络中实现相关均衡非常困难。首先，在分布式无线网络中，作为“管理者”角色的相关设备是不可用的，而在恶劣干扰环境中，要想同时实现通和协调更为困难，因此需要另辟蹊径找到相关的设备；其次，需要重新设计抗干扰信道接入的MAC层协议以支持算法同时实现内部协同和外部对抗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模型完备、物理意义清晰、抗干扰能力强、能够避免同频互扰、提高分布式无线网络的信道传输效率的多用户抗干扰信道接入系统及动态频谱协同抗干扰方法。