认知无线电网络中非授权用户完全分布式相遇方法技术

技术编号:15394793 阅读:255 留言:0更新日期:2017-05-19 06:32
本发明专利技术公开了一种认知无线电网络中非授权用户完全分布式相遇方法,包括四个阶段,可利用频谱分配阶段:将非授权用户的可利用频谱均匀的分配给其各个收发器;信道跳跃序列索引构建阶段:基于向日葵理论构建信道跳跃序列索引集合;信道跳跃序列构建阶段:根据已构建的信道跳跃序列索引集合及每个收发器分配到的可利用授权频谱,为各个收发器构建信道跳跃序列;信道跳跃阶段:非授权用户的各个收发器按照构建好的信道跳跃序列在信道间跳跃直到与目的非授权用户相遇并完成通信链路的创建。本发明专利技术有效的缩短了分布式异构认知无线电网络中非授权用户之间产生相遇所消耗的时间,降低网络延迟,提升网络性能。

【技术实现步骤摘要】
认知无线电网络中非授权用户完全分布式相遇方法
本专利技术涉及一种无线通信领域的相遇方法,尤其涉及一种认知无线电网络非授权用户完全分布式相遇方法。
技术介绍
认知无线电网络是针对目前无线电网络频谱资源利用不平衡的问题而提出的。认知无线电技术能够使得非授权用户在不干扰授权用户正常通信的情况下动态的使用授权频谱。非授权发送用户与非授权接收用户必须在进行通信前通过相遇过程相遇在相同的授权频谱上。若非授权用户未运行在相同的频段上,非授权用户之间便无法进行通信。因此,相遇过程在认知无线电网络中发挥着至关重要的作用。快速的相遇算法能够最小化认知无线电网络中非授权用户之间的通信延迟。由于在认知无线电网络中,非授权用户可利用的授权频谱是随时间不断变化的。并且,在异构的认知无线电网络中,非授权用户之间可能不具有同步的时钟,具有不同的可利用授权频谱集,具有不同数量的天线数。因此,在设计认知无线电网络中非授权用户之间的相遇算法时面临着巨大的挑战。目前,针对认知无线电网络非授权用户相遇方法的相关研究文献如下:1.UtkuTefek等人在2014年的《InProceedingsoftheIEEEGlobalCommunicationsConference》上发表的文章“Channel-hoppingonMultipleChannelsforFullRendezvousDiversityinCognitiveRadioNetworks”首先提出了一种适用于非对称系统的信道跳跃序列设计方法。非对称系统即非授权用户在进行相遇算法过程之前,具有预设的角色(发送者或接收者)。其次利用循环不同比特序列,将只适用于非对称系统的信道跳跃序列设计方法扩展到了对称(即没有预设的角色)系统。然而,此方法设定所有非授权用户均装有相同数量的收发器,这在分布式异构认知无线电网络中是不现实的。2.LuYu等人在2015年的《IEEETransactionsonMobileComputing》上发表的文章“MultipleRadiosforFastRendezvousinCognitiveRadioNetworks”考虑了认知无线电网络中不同的非授权用户装有不同数量的收发器,提出了RPS相遇算法。RPS算法利用多收发器这一技术能够使非授权用户之间更有效且更快速的相遇。RPS的基本理念是将非授权用户装有的多收发器分成两部分:一个专用收发器,其他的为常规收发器。专用收发器在一个阶段时间内停留在相同的信道上,在下一阶段的时间停留在另一个信道上。常规收发器以循环的方式在不同的信道间进行跳跃。然而,PRS算法并不适用于两个均装有1个收发器的非授权用户之间的相遇。在异构认知无线电网络中,当两个非授权用户的收发器个数均为1时,RPS算法的最大相遇时间及期望相遇时间均为无穷大。3.LuYu等人在2015年的《ProceedingsoftheIEEEGlobalCommunicationsConference》上发表的文章“AdjustableRendezvousinMulti-RadioCognitiveRadioNetworks”提出了AMRR(AdjustableMulti-RadioRendezvous)算法。AMRR算法在构建信道跳跃序列时只使用非授权用户的可利用频谱信息,并且利用多收发器来实现快速的相遇。AMRR算法将非授权用户的收发器分成两部分,一部分设置为停留收发器,其余的设置为跳跃收发器。停留收发器停留在具体的信道上,跳跃收发器并行的在可利用信道之间进行跳跃。然而,AMRR算法假设非授权用户的收发器数量大于1。当非授权用户的收发器数量为1时,AMRR算法不再适用。4.RajibPaul等人在2016年的《IEEETransactionsonWirelessCommunication》上发表的文章“AdaptiveRendezvousforHeterogeneousChannelEnvironmentinCognitiveRadioNetworks”研究了多接口非授权用户相遇问题,非授权用户采取多接口技术提升其相遇概率。并且提出了一种适用于多无线电接口,不同信道数以及针对不同信道条件跳跃模式的相遇算法。证明了所提出的算法能够产生相遇并且计算出了最大相遇时间。然而,在设计算法时假设不同的非授权用户装有相同数量的无线电接口。在异构认知无线电网络中,不同的非授权用户可能拥有不同的全局可利用信道及不同数量的无线电接口。5.BoYang等人在2016年的《IEEETransactionsonVehicularTechnology》上发表的文章“FullyDistributedChannel-HoppingAlgorithmforRendezvousSetupinCognitiveMulti-RadioNetworks”中基于向日葵理论开发了SSS(Sunflower-Sets-based)单收发机相遇方法并且提出了一个近似算法来构建不相交的向日葵集合。SSS利用向日葵集合中元素不同的排列来调整接入信道的次序。为了增加相遇多样性并加速相遇过程,此文还提出了MSS(Multi-radioSunflower-Sets-based)多收发机相遇方法。此外,对于多于两个非授权用户相遇的情况,此文还提出了一种多用户合作机制。在多用户合作机制中,非授权用户以合作的方式来交换并且更新他们的信道跳跃序列直到多个非授权用户相遇。然而,MSS方法生成信道跳跃序列时不同的收发器会在相同的时隙上跳跃到相同的信道上,未能充分的利用多收发器的特性来加速相遇过程。因此,目前认知无线电网络中多收发器非授权用户相遇方法普遍存在的问题是:1.大多数文章在设计相遇算法时,没有全面地考虑认知无线电网络的异构性。在分布式异构认知无线电网络中,不同的非授权用户装有的收发器数量可能不同且拥有的接口数量可能不同。因此,在分布式异构认知无线电网络中,利用相同的变量设计相遇算法并不实际。2.未考虑非授权用户收发器个数为1的情况。在异构认知无线电网络中,可能存在收发器个数为1的非授权用户。3.大多数考虑非授权用户装有多个收发器的文章中,在设计相遇算法时没有充分的利用多收发器的特性。即同一非授权用户的不同收发器在同一时隙上可能运行在相同的可利用信道上。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中认知无线电网络多收发器非授权用户相遇方法的诸多不足,提出了一种认知无线电网络非授权用户完全分布式相遇方法。为了达到上述目的,本专利技术提出了认知无线电网络非授权用户完全分布式相遇方法。该方法在构建信道跳跃序列时,只使用非授权用户本地的可利用频谱信息。而且该方法构建的信道跳跃序列可以使得同一非授权用户的不同收发器在同一时间在不同的可利用信道上监听或传送,有效的减小了相遇时间。此外,该方法适用于具有任何数量收发器的非授权用户之间的相遇。该相遇方法包括四个阶段:可利用频谱分配阶段,信道跳跃序列索引构建阶段,信道跳跃序列构建阶段以及信道跳跃阶段。在可利用频谱分配阶段,根据非授权用户装有的收发器的数量及各个收发器的次序号将非授权用户可利用授权频谱均匀的分配给非授权用户的各个收发器。将非授权用户A的可利用频谱CA均匀的分配给其不同的收发器的计算本文档来自技高网
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认知无线电网络中非授权用户完全分布式相遇方法

【技术保护点】
认知无线电网络中非授权用户完全分布式相遇方法,其特征在于:包括四个阶段:(1)可利用频谱分配阶段:将非授权用户的可利用频谱均匀的分配给其不同的收发器;(2)信道跳跃序列索引集合构建阶段:根据分配到的可利用频谱的数量,基于向日葵理论构建信道跳跃序列索引集合;(3)信道跳跃序列构建阶段:根据已构建的信道跳跃序列索引集合及分配到的可利用授权频谱,构建各个收发器的对应的信道跳跃序列;(4)信道跳跃阶段:非授权用户的各个收发器按照构建好的信道跳跃序列在信道间跳跃直到与目的非授权用户相遇并完成通信链路的创建。

【技术特征摘要】
1.认知无线电网络中非授权用户完全分布式相遇方法,其特征在于:包括四个阶段:(1)可利用频谱分配阶段:将非授权用户的可利用频谱均匀的分配给其不同的收发器;(2)信道跳跃序列索引集合构建阶段:根据分配到的可利用频谱的数量,基于向日葵理论构建信道跳跃序列索引集合;(3)信道跳跃序列构建阶段:根据已构建的信道跳跃序列索引集合及分配到的可利用授权频谱,构建各个收发器的对应的信道跳跃序列;(4)信道跳跃阶段:非授权用户的各个收发器按照构建好的信道跳跃序列在信道间跳跃直到与目的非授权用户相遇并完成通信链路的创建。2.根据权利要求1所述的认知无线电网络中非授权用户完全分布式相遇方法,其特征在于,所述阶段(1)中将非授权用户的可利用频谱均匀的分配给其不同的收发器的计算公式为:其中,kAm+k≤|CA|,CAk为非授权用户A的第k个收发器分配到的可利用授权频谱集合,m为非授权用户A装有的收发器的数量,k为非授权用户收发器的次序号,为非授权用户A的可利用频谱集...

【专利技术属性】
技术研发人员:韩光洁李傲寒
申请(专利权)人:河海大学常州校区
类型:发明
国别省市:江苏,32

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