一种天线异构认知无线网络的异步跳频序列设计方法技术

本发明专利技术属于通讯技术领域，特别涉及一种天线异构认知无线网络的异步跳频序列设计方法。本发明专利技术的目的在于为天线异构认知无线网络设计一种适用于控制信息交互的跳频序列生成方法，在确保任意两个具备相同或者不同天线数的认知节点能在任意时钟差异条件下在所有M个信道上实现跳频汇聚的同时，有效降低它们连续两次汇聚所需的最大时间间隔(即MTTR值)和最大条件时间间隔(即MCTTR值)，从而在汇聚信道个数(即DoR值)给定的限制条件下起到缩短天线异构认知无线网络控制信息交互最大时延的有益效果。

An asynchronous frequency hopping sequence design method for antenna heterogeneous cognitive wireless networks

The invention belongs to the field of communication technology, in particular to an asynchronous frequency hopping sequence design method for an antenna heterogeneous cognitive wireless network. The purpose of the invention is to design a frequency hopping sequence generation method suitable for control information interaction for antenna heterogeneous cognitive wireless network. While ensuring that any two cognitive nodes with the same or different antenna numbers can realize frequency hopping convergence on all M channels under any clock difference conditions, the maximum time interval (i.e. MT) required for two consecutive convergence is effectively reduced TR value) and the maximum conditional time interval (mcttr value), so as to reduce the maximum delay of control information interaction in heterogeneous cognitive wireless networks.

【技术实现步骤摘要】
一种天线异构认知无线网络的异步跳频序列设计方法
本专利技术属于通讯
，特别涉及一种天线异构认知无线网络的异步跳频序列设计方法。
技术介绍
为了在不干扰授权网络通信的前提下灵活利用授权网络的空闲频谱资源进行通信，认知无线网络需要设置一套高效可靠的控制信息交互机制，以实现在认知节点之间交互包括频谱感知结果、网络拓扑、时钟同步和通信资源预约等各类型控制信息。而基于频率跳变的控制信息交互方式能够通过不断地改变认知节点交互控制信息的通信频段(或信道)，灵活而快速地寻找到未被授权网络占用的空闲通信频段(或信道)，从而能在有效对抗授权用户通信干扰的同时确保认知节点之间控制信息交互的顺利进行。在基于频率跳变的控制信息交互过程中，只有当两个认知节点A和B实现了跳频汇聚，即节点A的至少一根天线和节点B的至少一个根天线在同一个时隙内跳到相同信道上，它们才能获得交互控制信息的机会。为此，每个认知节点均需要对其配置的每根天线设置一个跳频序列，而该节点对其所有天线所设置的跳频序列就构成了一个跳频序列集合。在天线异构的认知无线网络中，由于任意两个认知节点所配置的天线数量均可能不同，因此它们在同一时隙内可以访问的信道数量也会有差异，从而对它们实现跳频汇聚的效率造成了一定的影响。如何为所有认知节点设计一个统一的跳频序列生成方法以实现任意两个认知节点之间的高效跳频汇聚就成为了影响天线异构认知无线网络控制信息交互性能的一个关键因素。通常，衡量一种跳频序列生成方法性能优劣的性能参数包括：汇聚度(DegreeofRendezvous，简称DoR)，即任意两个跳频序列集合可以实现汇聚的信道总个数。当DoR值越大，则基于跳频汇聚的控制信息交互具备更强的可靠性和抗授权用户干扰能力。最大汇聚时间间隔(Maximumtime-to-rendezvous，简称MTTR)，即任意两个跳频序列集合实现连续两次汇聚的最大时间间隔。当MTTR值越小，则基于跳频汇聚的控制信息交互具备更短的最大交互时延，而控制信息交互的性能就越好。最大条件汇聚时间间隔(Maximumconditionaltime-to-rendezvous，简称MTTR),即任意两个跳频序列集合在只有一个信道可用的条件下，在该信道上实现连续两次汇聚的最大时间间隔。当MCTTR值越小，则基于跳频汇聚的控制信息交互在极强的授权用户干扰情况下仍然具备更短的最大交互时延，而抗干扰的控制信息交互性能就越好。通常，DoR与MTTR和MCTTR性能参数之间存在一定程度的折中。例如，当一个时钟异步跳频序列生成方法(即任意两个跳频序列之间可能具备任意大的起始时间差异)的DoR越大，那么它的MTTR和MCTTR就会相应变大。因此，对于时钟异步和天线异构认知无线网络来说，其跳频序列生成方法所面临的一个亟待解决的优化问题是，对于一个给定的DoR值，如何最小化该生成方法的MTTR和MCTTR值。这一问题的物理意义在于，当任意两个认知节点配置的天线个数均可能不同并且它们的时钟均可能异步时，如何有效地缩短它们在不存在或者存在授权用户干扰的情况下连续两次交互控制信息的最大时间间隔。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为天线异构认知无线网络设计一种适用于控制信息交互的跳频序列生成方法，在确保任意两个具备相同或者不同天线数的认知节点能在任意时钟差异条件下在所有M个信道上实现跳频汇聚的同时，有效降低它们连续两次汇聚所需的最大时间间隔(即MTTR值)和最大条件时间间隔(即MCTTR值)，从而在汇聚信道个数(即DoR值)给定的限制条件下起到缩短天线异构认知无线网络控制信息交互最大时延的有益效果。为便于阐述和理解本专利技术技术方案，首先对本专利技术所使涉及的基本概念和原理进行简单介绍：定义1.如果集合Zn＝{0,1,…,n-1}的一个k元素子集A＝{a0,a1,…,ak-1}满足如下条件，即对于任意非零整数d∈Zn均存在至少一个有序元素对(ai,aj)满足ai∈A，aj∈A和d＝ai-ajmodulon，那么集合A就被称为一个(n,k)-松弛循环差集或简称为(n,k)-差集，其中Zn表示对所有整数取modulon所构成的集合。特别地，由于所有的(n,k)-差集都需要满足条件n≤k2-k+1或者其等效条件k>n0.5，因此，当参数k尽可能地逼近n0.5时，相应的(n,k)-差集通常被进一步称之为(n,k)-最小差集。定义2.对一个k元素集合执行距离为r∈[0,n-1]的旋转可以得到一个k元素集合，即对于任意n≥2来说，(n,k)-差集总是存在的，并有如下两个推论成立：推论1.如果一个k元素集合是(n,k)-差集，那么其旋转集合也是一个(n,k)-差集。推论2.对于(n,k)-差集A来说，总有成立。定义3.如果一个Mk元素集合可以被划分为M个互不相交的(n,k)-差集，那么集合U被称为一个M维不相交(n,k)-差集组合或简称为一个(M,n,k)-联合不相交差集。如果每个(n,k)-差集都是一个(n,k)-最小差集，那么集合U会被进一步称为一个M维不相交(n,k)-最小差集组合或简称为一个(M,n,k)-联合不相交最小差集。当M逼近其上限值时，(M,n,k)-联合不相交最小差集会被进一步称为一个最大(M,n,k)-联合不相交最小差集。推论3.如果一个Mk元素集合是一个(M,n,k)-联合不相交差集，那么集合也构成一个(M,n,k)-联合不相交差集。本专利技术的技术方案为：对于给定的天线数R(≥1)、一个(N,R)-差集U，其中ZN表示对所有整数取模N所构成的集合、汇聚信道数DoR＝M、以及一个(M,n,k)-联合不相交差集A，其中Zn表示对所有整数取模n所构成的集合，A可以被划分为M个互不相交的k元素差集，可以通过如下步骤为一个具备R根天线的认知节点生成一个包含了R个跳频序列的异步跳频序列集合：S1、对认知无线网络的M个可汇聚信道进行编号，编号记作：0,1,…,m,…,M-1；对认知节点的R根天线进行编号，编号记作：0,1,…,r,…,R-1；对每根天线执行的周期性跳频序列在每个周期内的n个时隙进行编号，编号记作：0,1,…,t,…,n-1；对给定的(N,R)-差集U，可表示为R元素集合对由(M,n,k)-联合不相交差集A划分出来的M个互不相交的(n,k)-差集分别标记为A0,A1,…,Ai,…,AM-1；对每个由(M,n,k)-联合不相交差集A划分出来的Ai，可表示为k元素集合S2、初始化认知节点的天线编号为r＝0。S3、在每个n时隙周期的每个时隙t∈[0,n-1]内，如果t＝ai,j∈Ai，其中i∈[0,M-1]和j∈[0,k-1]，那么需要首先针对该认知节点的天线r执行步骤S31，然后跳到步骤S4；否则，需要首先针对天线r执行步骤S32，然后跳到步骤S4。S31、如果N>M，那么步骤S3所述的天线r在时隙t内将跳跃到信道(ur+i+jmoduloM)上；否则，步骤S3所述的天线r在时隙t内将跳跃到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线异构认知无线网络的异步跳频序列设计方法，设定天线节点数为R≥1，一个给定的(N,R)-差集U，其中

【技术特征摘要】
1.一种天线异构认知无线网络的异步跳频序列设计方法，设定天线节点数为R≥1，一个给定的(N,R)-差集U，其中ZN表示对所有整数取模N所构成的集合，N≥R，汇聚信道数DoR＝M，一个给定的(M,n,k)-联合不相交差集A，其中Zn表示对所有整数取模n所构成的集合，A可以被划分为M个互不相交的k元素差集，其特征在于，所述异步跳频序列设计方法包括以下步骤：
S1、对认知无线网络的M个可汇聚信道进行编号，编号记作：0,1,…,m,…,M-1；对认知节点的R根天线进行编号，编号记作：0,1,…,r,…,R-1；对每根天线执行的周期性跳频序列在每个周期内的n个时隙进行编号，编号记作：0,1,…,t,…,n-1；对给定的(N,R)-差集U，表示为R元素集合对由(M,n,k)-联合不相交差集A划分出来的M个互不相交的(n,k)-差集分别标记为A0,A1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭雪松，袁勇军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51