专利名称：动态跳频接入方法和装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及认知无线通信领域，具体涉及一种动态跳频接入方法和装置。
背景技术：
目前的认知无线通信的基本出发点就是为了提高频镨利用率，具有认 知功能的无线通信用户设备可以按照某种"伺机(Opportunistic Way)"的方式 工作在已授权的频段内。当然，这一定要建立在已授权频段没用或只有很少 的通信业务在活动的情况下。这种在空域、时域和频域中出现的可以被利用 的频谱资源被称为"频镨空洞，'，认知无线通信的核心思想就是使无线通信 用户设备具有发现并合理利用"频谱空洞，，的能力。目前，针对空闲信道大于区域内重叠WRAN系统的情况提出了应用于 认知无线通信的解决方案，该方案提出在通信过程中同时传输和检测(即 在工作信道所对应的工作带宽内只传输数据，在工作信道外所对应的工作带 宽则进行频谱感知)；并且，在工作信道内外所对应的频带之间加入了频带 间隙，该间隙通常被称为"保护带宽"。上述的同时进行检测、发送数据的 频谙模型如图1所示。在实际进行跳频接入时，通常应用如图2所示的时移方式。图2中，网 络中的基站(BS)根据系统的定时同步信息选择一个特定的偏移时间进行 接入；在每次接入时首先对系统中的空闲信道进行检测，选择一个空闲信道 进行竟争接入；当产生竟争冲突时，则需要根据接入请求的时间决定当前通 信信道的占用。上述以时移方式所进行的跳频接入，要求当前无碰撞发生的 用户终端数目小于可用信道数目，但在实际应用这种情况非常少见而且也没有多大的实用意义；并且，对于隐藏用户设备和不同认知网络中的bs,图2所示原理的实现可行性也不大。再有，在跳频接入前，bs需要首先对可 用信道中的所有信道进行测量，这使得用于信道检测的时间过长，严重降低 了有效通信时间。另外一种接入方式为网络中的bs根据信道检测的结果选择一个没有 授权用户的信道进行通信，当出现授权用户时放弃该信道，并选择新的空闲 信道以建立新的通信链接。当新接入用户发生沖突时，该用户首先进行 odsc请求，彼此之间通过分配一定的资源实现共享信道；如果odsc请求 失败，所述用户则在另外一个信道进行odsc请求以期占用该信道。该接入 方式必须依赖全网同 一 的控制中心，因此在不同网络中的bs之间的协调工 作会存在问题；并且，由于新bs的接入取决于系统中已占用信道的bs，因 此存在新bs长时间无法接入的可能性。由于以上所述可见，无论是降低有效通信时间，还是存在新bs长时间 无法接入的可能性，目前所应用的跳频接入方法的接入有效性都很低，严重 降低了用户满意度。发明内容有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种动态跳频接入方法，提 高接入有效性，提高用户满意度。本发明实施例的另一目的在于提供一种动态跳频接入装置，提高接入有效 性，提高用户满意度。为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的一种动态影〖频4妻入方法，该方法包4舌进行空闲信道检测，当检测到的空闲信道只被认知用户设备占用时，确 定由所述空闲信道组成的可用频率集合，并从该可用频率集合中选取信道组 成跳频频率集合，再根据所述跳频频率集合生成跳频序列，按照所述跳频序 列应用所述跳频频率集合中的信道进行跳频通信。一种动态跳频接入装置，该装置包括相连的频率集合单元、跳频序列单元；其中，所述频率集合单元，用于根据可检测到的空闲信道生成可用频率 集合，还从可用频率集合中选取信道组成跳频频率集合，并将该跳频频率集 合发送给所述跳频序列单元；所述跳频序列单元，用于在跳频通信时根据收到的跳频频率集合生成可 支持跳频通信的跳频序列。与现有技术相比，本发明实施例所提供的方法和装置具有由跳频序列所 引入的随机性和基于密钥的安全性，BS接入过程中的冲突会明显减少，系 统安全性能明显增加；另外，可用频率集合和跳频频率集合以及跳频序列为 新BS接入提供了很好的公平性，并且，BS接入的公平性会因可用频率集合 和跳频频率集合的增大而得到有效提高。上述优点最终都会使本发明实施例 所提供的方法和装置的接入有效性得到提高，并且能够明显提高用户满意 度。
图l为同时进行检测、发送数据的频谱模型示意图；图2为现有技术中应用时移方式的动态跳频原理图；图3为本发明实施例的动态跳频接入流程图；图4为本发明实施例的跳频地址序列结构示意图；图5为本发明实施例的跳频序列生成原理图；图6为本发明实施例的系统信道通信时隙划分示意图；图7为本发明实施例的动态跳频接入装置图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明详细说明。本发明实施例所提供的动态跳频接入方法包括进行空附信道检测，当检测到的空闲信道只被认知用户设备占用时，确定由所述空闲信道组成的可 用频率集合，并从该可用频率集合中选取信道组成跳频频率集合，再根据所 述跳频频率集合生成跳频序列，按照所述跳频序列应用所述跳频频率集合中 的信道进行跳频通信。本发明实施例所提供的动态跳频接入装置包括相连的频率集合单元、跳频序列单元；其中，所述频率集合单元，用于根据可检测到的空闲信道生成 可用频率集合，还从可用频率集合中选取信道组成跳频频率集合，并将该跳 频频率集合发送给所述跳频序列单元；所述跳频序列单元，用于在跳频通信 时根据收到的跳频频率集合生成可支持跳频通信的跳频序列。总体而言，BS可以在两种通信模式下切换其中一种是定频通信，另 一种是跳频通信。空间中存在的频谱空洞的占用情况会有两种可能其中一 种是完全空闲，另一种是只被认知用户占用而没有被授权用户占用。当信道 完全空闲时，BS可以选择占用该信道进行固定频率通信的定频通信模式； 当没有监测到完全空闲信道、但存在只被认知用户占用的工作信道时，BS 则采用共享信道的跳频通信模式。需要说明的是可以将定频通信模式看作 可用频率集合(Candidate Set)内容为单频率的一种特殊跳频通信模式。参见图3，图3为本发明实施例的动态跳频接入流程图，该流程包括以 下步骤步骤301:开始工作时，BS首先检测通信覆盖范围内的未被授权用户 占用的空闲信道。根据信道的占用情况，空间中存在的非授权用户占用信道 分成以下两种情况l)完全空闲信道，指没有被用户设备占用的信道；2) 只存在认知用户设备的信道，即只存在认知用户设备通信信号的信道。步骤302: BS判断检测到的空闲信道是否是完全空闲信道，即所检 测到的空闲信道是否被认知用户设备占用。如果判断结果为检测到的空闲信 道没有被认知用户设备占用，BS则确定该空闲信道是完全空闲信道，进入 步骤303;否则，进入步骤306。步骤303: BS将检测到的所述完全空闲信道作为当前的工作信道，占用该信道并采用定频通信模式通信。步骤304: BS对当前的工作信道进行检测，主要检测该工作信道中的 认知用户的通信信号以及授权用户的通信信号。步骤305: BS根据对当前工作信道的检测结果，判断针对该工作信道 是否存在其它用户的接入请求或授权用户的占用，如果有，返回步骤301; 否则，返回步骤303。步骤306: BS获取周边BS信息，并根据获取的信息确定可用频率集合。 所述可用频率集合中包含只被认知用户设备占用的信道(假设共M个信道)。步骤307: BS从可用频率集合中选择一定数量的信道(假设其中共包 含N个信道)，将选择的信道所组成的集合作为最终进行共享信道通信的 跳频频率集合(Active Set)。所述跳频频率集合中所包含的信道数量通常 小于或等于所述可用频率集合中所包含的信道数量。组成所述跳频频率集合之后，BS采用动态频率选择-先到先服务 (Dynamic Frequency Selection - First Come First Service, DFS-FCFS )网络 接入方式，根据所述跳频频率集合进行共享信道的DFS通信。具体而言，BS根据所述跳频频率集合生成跳频序列，并将该跳频序列 所包含的频段上的信道作为工作信道，按照所述跳频序列占用所述工作信道 以DFS方式通信。步骤308:在通信过程中，BS对当前的工作信道进行检测，主要检测 该工作信道中的授权用户的通信信号。步骤309: BS根据对当前工作信道的检测结果，判断针对该工作信道 是否存在授权用户的占用，如果有，说明当前工作信道所属的跳频频率集合 中出现了授权用户，因而返回步骤301;否则，说明当前工作信道所属的跳 频频率集合中没有授权用户，返回步骤307。需要说明的是BS还可以实时性或周期性地更新可用频率集合，并根 据已更新的可用频率集合组成新的跳频频率集合并更新，还可以根据新的跳 频频率集合生成新的跳频序列并更新。在实际应用中，跳频序列通常根据时间序列、BS硬件ID和密钥生成； 跳频序列的同步由时间序列控制，跳频序列的唯一性由BS硬件ID决定， 跳频序列的安全性由密钥保证。跳频序列的具体生成方法有多种，如国防 专利00130524.7中所描述的方法。目前，IEEE 802.22所在的工作频段为54MHz—806MHz，可以采用的 传输带宽分别为6MHz、 7MHz和8MHz。那么以6MHz为最小带宽，IEEE 802.22所在的工作频段内最多可以分成125个频段。因此可以用7个bits表 示划分出的所有频段。考虑到系统的扩展因素，可以选用8bits(可以表示 256个频段)表示划分出的各频段的地址序列，其结构如图4所示。在根据所述跳频频率集合生成跳频序列时，BS通常需要为跳频频率集 合中所包含的信道重新分配序号；并利用生成的跳频序列选择分配了序号的 信道，并将该信道作为共享传输信道。跳频序列的具体生成过程如图5所示， 图5中，Candidate Set中包含有检测到的5个空闲信道信道9(192.25MHz)、 信道11 (208..25MHz)、信道22(240.25MHz)、信道27(280.25MHz)和信道 32(320.25MHz)。 BS选择信道数量为4 (小于Candidate Set的数量5 )的信 道组作为Active Set:信道9、信道U、信道22和信道27。之后，对选取的Active Set中所包含的信道重新编号信道9对应频率 0;信道11对应频率1;信道22对应频率2;信道27对应频率3。接着利 用图4所示的跳频地址结构产生随机的跳频序列，并根据产生的跳频序列选 择频率号所对应的信道作为工作信道，再占用选择的所述工作信道进行通 信，从而实现了基于跳频序列的DFS。为了便于BS占用信道，在时间上根据GPS信息将通信周期分为请求接 入时隙和通信时隙，并且将请求接入时隙和通信时隙严格同步(具体的系统 信道通信时隙划分方式如图6所示)，这种时隙划分方式易于实现不同的系 统配置。在实际应用中，当BS需要占用信道时，BS以随机选取退避时间的 方式在请求接入时隙发送请求接入信号。在请求接入时隙内，所有BS根据 先到先服务的原则占用当前传输时隙；没有获得信道占用的BS在当前传输时隙内不进行数据传输，而只能根据生成的跳频序列在下一个时隙选择新的 工作信道进行竟争接入。为了保证包含图3在内的操作可以顺利进行，需要在BS中进行如图7 所示的设置。参见图7，图7为本发明实施例的动态跳频接入装置图。图7 中，包含跳频序列单元和频率集合单元的DFS单元分别与频语感知信号处 理器、直接频率合成单元、MAC及基带信号处理器相连；收发单元分别与 直接频率合成单元、频谱感知信号处理器、MAC及基带信号处理器相连。 在DFS单元中，频率集合单元分别与频语感知信号处理器、跳频序列单元、 MAC及基带信号处理器相连；跳频序列单元还分别与直接频率合成单元、 MAC及基带信号处理器相连。在实际应用时，频谱感知信号处理器获取来自收发单元的信号，该信号 包括目前可以检测到的信道中的通信信号；因此频谱感知信号处理器可以感 知到完全空闲信道以及只被认知用户设备占用的空闲信道，并将感知到的信 道的频率等信道信息发送给频率集合单元。频率集合单元根据收到的信道信 息生成Candidate Set,再根据来自MAC及基带信号处理器的周边BS信息 从Candidate Set中选取信道以生成Active Set,并将生成的Active Set发送 给跳频序列单元。频率集合单元在生成Active Set时，应根据收到的周边BS信息生成能 减少石並"t童的Active Set。跳频序列单元收到来自频率集合单元的Active Set时，根据该Active Set 生成跳频序列，并将生成的跳频序列发送给直接频率合成单元。具体而言， 跳频序列单元生成所述跳频序列时要应用到来自MAC及基带信号处理器的 跳频序列相关信息，该信息包括时间序列、BS硬件ID和密钥。直接频率合成单元将来自跳频序列单元的跳频序列所包含的频段上的 信道作为工作信道，控制收发单元通过该工作信道收发信息。具体而言，收 发单元从MAC及基带信号处理器接收要发送的内容并通过相连的天线发送 出去；还将通过天线收到的内容发送给频谱感知信号处理器。需要说明的是，针对定频通信的情况，DFS单元所涉及的工作信道只有 一个；这时跳频序列单元无须再生成跳频序列，而是将所述的一个工作信道 的频段直接发送给直接频率合成单元，由直接频率合成单元控制收发单元通 过该工作信道以定频通信方式收发信息。另外，所述频谱感知信号处理器还 可以对感知到的空闲信道进行更新检测，并将感知到的新的信道信息发送给 频率集合单元，以使频率集合单元能对Candidate Set和Active Set进行更新。由以上所述可以看出，本发明实施例所提供的动态跳频接入方式，由于 在有完全空闲信道的情况下采用定频通信模式，因而减小了系统接入的开 支；再加上跳频序列所引入的随机性和基于密钥的安全性，BS接入过程中 的冲突会明显减少，系统安全性能明显增加；另外，Candidate Set和Active Set以及跳频序列为新BS接入提供了很好的公平性，并且，BS接入的公平 性会因Candidate Set和Active Set的增大而得到有效提高。上述优点最终都 会使本发明实施例所提供的方法和装置的接入有效性得到提高，并且能够明 显提高用户满意度。
权利要求
1. 一种动态跳频接入方法，其特征在于，该方法包括进行空闲信道检测，当检测到的空闲信道只被认知用户设备占用时，确定由所述空闲信道组成的可用频率集合，并从该可用频率集合中选取信道组成跳频频率集合，再根据所述跳频频率集合生成跳频序列，按照所述跳频序列应用所述跳频频率集合中的信道进行跳频通信。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，进行所述跳频通信的方法为 利用包含相对应的频率号和信道的跳频地址结构产生随机的跳频序列，并根据产生的跳频序列选择所述频率号所对应的信道作为工作信道，再占用选择 的所述工作信道进行通信。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跳频序列是根据时间序列、 基站BS硬件ID和密钥生成的。
4、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，当检测到的空闲信道是完全空 闲信道时，应用检测到的完全空闲信道进行定频通信。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤 对进行所述定频通信时的工作信道进行检测，并根据检测结果判断针对该工作信道是否存在其它用户的接入请求或授权用户的占用，如果是，重新 执行所述空闲信道检测操作；否则，继续保持当前的定频通信。
6、 如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤对进行所述跳频通信时的工作信道进行检测，并根据检测结果判断针对 该工作信道是否存在授权用户的占用，如果是，重新执行所述空闲信道检测 操作；否则，继续保持当前的跳频通信。
7、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤更新所 述可用频率集合，并根据已更新的可用频率集合组成新的跳频频率集合并更 新，再根据新的跳频频率集合生成新的跳频序列并更新。
8、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在时间上将所述通信的周 期分为同步的请求接入时隙和通信时隙，进行所述通信是以在所述请求接入 时隙发送请求接入信号实现的。
9、 一种动态跳频接入装置，其特征在于，该装置包括相连的频率集合 单元、跳频序列单元；其中，所述频率集合单元，用于根据可检测到的空闲信道生成可用频率 集合，还从可用频率集合中选取信道组成跳频频率集合，并将该跳频频率集 合发送给所述跳频序列单元；所述跳频序列单元，用于在跳频通信时根据收到的跳频频率集合生成可 支持跳频通信的跳频序列。
10、 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述跳频序列单元，进一 步用于在定频通信时直接将收到的信道作为定频通信时的工作信道。
11、 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述频率集合单元进一步 与频谱感知信号处理器相连，该频谱感知信号处理器与收发单元相连；其中，所述频语感知信号处理器，用于根据来自收发单元的信号感知空 闲信道，并将感知到的用于生成可用频率集合的信道信息发送给频率集合单 元。
12、 如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述频语感知信号处理 器，进一步用于对感知到的空闲信道进行更新检测，并将感知到的新的信道 信息发送给频率集合单元。
13、 如权利要求9或12所述的装置，其特征在于，所述频率集合单元 进一步用于对所述可用频率集合和跳频频率集合进行更新。
14、 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述频率集合单元和所述 跳频序列单元进一步分别与MAC及基带信号处理器相连，该MAC及基带 信号处理器与收发单元相连；其中，所述MAC及基带信号处理器，用于向频率集合单元发送支持生 成跳频频率集合的周边BS信息，还向跳频序列单元发送支持生成跳频序列的跳频序列相关信息。
15、 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述跳频序列相关信息包 括时间序列、基站硬件ID和密钥。
16、 如权利要求9、 10、 11、 12、 14或15所述的装置，其特征在于， 所述跳频序列单元进一步与直接频率合成单元相连，该直接频率合成单元与 收发单元相连；其中，所述直接频率合成单元将来自跳频序列单元的信道作为工作信 道，控制收发单元通过该工作信道收发信息。
17、 如权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置设置于BS中。
全文摘要
本发明实施例公开了一种动态跳频接入方法和装置，该方法和装置均可进行空闲信道检测，当检测到的空闲信道只被认知用户设备占用时，确定由所述空闲信道组成的可用频率集合，并从该可用频率集合中选取信道组成跳频频率集合，再根据所述跳频频率集合生成跳频序列，按照所述跳频序列应用所述跳频频率集合中的信道进行跳频通信。当检测到的空闲信道是完全空闲信道时，还可应用检测到的完全空闲信道进行定频通信。本发明实施例的方法和装置，可减小系统接入的开支，在减少接入过程中冲突的同时还能明显增加系统安全性能，并且具有很好的接入公平性；因而接入有效性得到提高，并且能够明显提高用户满意度。
文档编号H04Q7/38GK101247635SQ20071007950
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月16日 优先权日2007年2月16日
发明者冯淑兰, 刘劲楠, 赞 李, 蔡觉平 申请人:华为技术有限公司;西安电子科技大学