一种基于认知的宽带无线接入设备星状组网方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102821478A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102821478A(43)申请公布日2012.12.12(21)申请号201210321638.6(22)申请日2012.09.04(71)申请人中国电子科技集团公司第五十四研究所地址050081河北省石家庄市中山西路589号第五十四所微散部(72)发明人刘玉涛王荆宁杨喜光马恒(51)Int.Cl.H04W74/06(2009.01)H04W84/18(2009.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书77页页附图附图66页(54)发明名称一种基于认知的宽带无线接入设备星状组网方法(57)摘要本发明公开了一种基于认知的宽带无线接入设备星状组网方法，实现了初始接入阶段的频谱感知与策略选择，以及通信阶段迟入设备的接入与自适应策略调整。初始接入阶段为设备开机到通信建立的阶段，主要实现精确频谱感知功能；终端轮询接入功能，通过4kbps信令波形实现；信道估计功能，通过80kbps波形实现；频率和速率选择功能，通过信道选择与匹配以及信道估计确定全网相同的工作频率，通过节点与终端设备间的两两信道估计确定各链路的通信速率。通信阶段为通信建立到设备关机的阶段，每一个通信帧内均留有频谱感知时隙、接入时隙和信道认知时隙，自适应传输与调整功能以及新开机设备的迟入网功能均在这个阶段实现。CN102847ACN102821478A权利要求书1/2页1.一种基于认知的宽带无线接入设备星状组网方法，实现了初始接入阶段的频谱感知与策略选择，以及通信阶段迟入设备的接入与自适应策略调整，其特征在于包括步骤如下：(1)设备开机，进入初始接入阶段，设定设备类型为节点设备或终端设备；(2)如果是节点设备，则根据网络规模对所有可能接入的终端设备通过4kbps信令波形进行轮询，当第一个设备接入后留有一定的时间用以完成其他设备的接入，定时结束后向所有接入的设备发送开始感知信号，然后转入步骤(3)；如果是终端设备，则在信令波形上等待节点设备的轮询信息，用以完成自身的接入，接入完成后转入步骤(3)；(3)当设备中的频谱感知单元接收到开始感知的信令后，即开始对工作频段进行频谱感知，感知完成后进行频谱分析，然后将频谱分析的结果通过4kbps信令波形发送至节点设备，随后由节点设备完成信道的选择与匹配，并将信道匹配结果发送至各终端设备；(4)根据信道匹配结果，节点设备依次与各终端设备进行两两信道估计；(5)根据信道估计结果，节点设备通过频率与速率选择策略得出全网通信频率以及各条链路的通信参数，并下发至各终端设备；同时，根据选择的通信频率以及最终的匹配结果计算得出备用信道；(6)传输参数发送完毕后，节点设备开始对各终端设备通过80kbps管理波形进行轮询，从而完成终端设备的注册，轮训结束或注册完成后即可以转入通信阶段；(7)开始通信；(8)通信过程中，设备中的频谱感知单元接收到开始感知信号后即开始对工作频段频谱进行实时监测，感知完成后对频谱进行分析，终端设备将频谱分析结果轮流上报至节点设备，节点设备通过信道选择与匹配策略得到匹配结果，连同备用信道一起发送至各终端设备；(9)频谱感知完成后即进入迟入网设备接入时隙，用以完成迟入网设备的接入；(10)接入时隙结束后即进入信道估计时隙，用以完成节点设备和终端设备间的信道估计，进而通过自适应传输策略计算各链路的传输策略；(11)节点设备将传输策略下发至各终端设备，同时终端设备接收传输策略，然后转入步骤(7)。2.根据权利要求1所述的一种基于认知的宽带无线接入设备星状组网方法，其特征在于：步骤(3)中设备的频谱感知单元对工作频段的频谱感知包括以下步骤：(3.1)在工作频段范围内依次切换频谱感知单元所接收信号的频率；(3.2)频谱感知单元对所切换频率的时域信号进行采样；(3.3)对时域采样结果分别加离散扁长球体序列窗；(3.4)对加窗后的信号进行多窗谱估计，得到对应的功率谱密度结果，然后判断工作频段是否估计完毕，如果是则转入步骤(3.5)；反之，则切换接收信号频率并转至步骤(3.2)；(3.5)工作频段感知结束后即可以根据多次采样的结果求得功率谱密度的均值和最大保持值，通过均值计算得到门限值，进而通过最大保持值与门限值的比较得到各信道是否可用；(3.6)将所有信道按照是否可用以及可用信道的均值大小进行排序，排序结束后将所有设备的排序结果发送至节点设备；2CN102821478A权利要求书2/2页(3.7)节点设备首先进行终端设备间的信道选择与匹配，然后将匹配结果与节点设备的频谱分析结果进行二次匹配，进而得到最终的信道选择与匹配结果。3.根据权利要求1所述的基于认知无线电的星状组网策略，其特征在于：步骤(9)中迟入网设备的接入包括以下步骤：(