dulo N，（bi+N_2)+1 modulo N，···， (bi+N-2) +N-1 modulo N}，其中，bi，i e [ 1，N/2]，代表了發(fā)送跳頻序列Φ?,/所在的初始信 道，并且滿(mǎn)足bi = b2 = ."=bN/2 modulo 2〇
[0071 ] 同時(shí)，每個(gè)接收跳頻序列iti為一個(gè)N元素序列{ai modulo N，ai_lmodulo N,…，ai- N-lmodulo N}的周期性重復(fù)，其中&^16[1少/2]，代表了接收跳頻序列機(jī)所在的初始信道， 并且滿(mǎn)足ai = a2 =…=aN/2 modulo 2。根據(jù)該算法可得，當(dāng)授權(quán)信道個(gè)數(shù)為8時(shí)，認(rèn)知發(fā)送節(jié) 點(diǎn)可選的跳頻序列有4個(gè)，即Φι,ι，φι,2, φ1>3,《Ply而認(rèn)知接收節(jié)點(diǎn)可選的跳頻序列有4個(gè)， 即如^禮^如山如士很明顯名選一個(gè)發(fā)送跳頻序列仇/與任選一個(gè)接收跳頻序列隊(duì)均可 以實(shí)現(xiàn)在所有8個(gè)信道上的匯聚。然而，這一實(shí)現(xiàn)這8次跳頻匯聚所需要的時(shí)間長(zhǎng)度為32個(gè) 時(shí)隙。因此，該算法所生成的N = 8時(shí)的認(rèn)知發(fā)送和接收跳頻序列集合即分別為本發(fā)明所生 成的N = 8時(shí)的低優(yōu)先級(jí)認(rèn)知發(fā)送和接收跳頻序列集合。很明顯，這兩個(gè)序列集合在同一時(shí) 間段內(nèi)能實(shí)現(xiàn)的跳頻匯聚次數(shù)只是N = 8時(shí)的高優(yōu)先級(jí)認(rèn)知發(fā)送和接收跳頻序列集合所能 實(shí)現(xiàn)的跳頻匯聚次數(shù)的一半。
[0072] 在仿真中，我們考慮了由108個(gè)認(rèn)知用戶(hù)組成的基于頻率跳躍的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通 信場(chǎng)景。在這一通信場(chǎng)景中，所有認(rèn)知用戶(hù)均勻的分布在l〇〇〇mX 1000m的正方形區(qū)域當(dāng)中。 每個(gè)授權(quán)用戶(hù)在一個(gè)授權(quán)信道上以指數(shù)分布的方式出現(xiàn)，即授權(quán)用戶(hù)占用該授權(quán)信道的平 均時(shí)間和平均空閑時(shí)間均為1秒。每個(gè)認(rèn)知發(fā)送節(jié)點(diǎn)均從同一個(gè)發(fā)送序列集合中選擇一個(gè) 發(fā)送跳頻序列，而每個(gè)認(rèn)知接收節(jié)點(diǎn)均從同一個(gè)接收序列集合中選擇一個(gè)接收跳頻序列。 為實(shí)現(xiàn)認(rèn)知發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的跳頻匯聚，我們分別根據(jù)本發(fā)明所提出的支持節(jié)點(diǎn)優(yōu) 先級(jí)的認(rèn)知發(fā)送和接收跳頻序列生成算法(即算法1)和現(xiàn)有不支持節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的認(rèn)知發(fā)送 和接收跳頻序列生成算法（即算法2)生成相應(yīng)的發(fā)送和接收序列集合，并分別針對(duì)這兩個(gè) 生成算法的跳頻通信性能進(jìn)行了仿真分析。該仿真中的相關(guān)參數(shù)設(shè)置如表1所示。
[0073] 表1網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)屬性仿真參數(shù)設(shè)計(jì)
[0074]
[0075] 此外，算法1將所有108個(gè)節(jié)點(diǎn)劃分為36個(gè)高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)和72個(gè)節(jié)點(diǎn)低優(yōu)先級(jí)節(jié) 點(diǎn)，而在算法2中所有認(rèn)知節(jié)點(diǎn)則不區(qū)分優(yōu)先級(jí)。在上述參數(shù)設(shè)定下，圖3和圖4分別表示節(jié) 點(diǎn)密度一定時(shí)，使用算法1與算法2對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量及時(shí)延的影響結(jié)果對(duì)比。圖5和圖6 分別表示節(jié)點(diǎn)密度一定時(shí)，使用算法1與算法2對(duì)高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)的吞吐量及時(shí)延的影響結(jié)果 對(duì)比。圖7和圖8分別表示節(jié)點(diǎn)密度一定時(shí)，使用算法1與算法2對(duì)低優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)的吞吐量及 時(shí)延的影響結(jié)果對(duì)比。從圖中顯然可以看出：算法1在吞吐量和時(shí)延方面對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)起到了 明顯的效果。尤其對(duì)高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)，由于所需匯聚時(shí)間的縮小，高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)的吞吐量和時(shí) 延提升了很多。同時(shí)，由于減小了對(duì)普通節(jié)點(diǎn)的信道負(fù)載，故低優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)的吞吐量和時(shí)延 也有小幅度的提升。
[0076] 圖9和圖10分別表示節(jié)點(diǎn)密度及信道數(shù)目一定時(shí)，改變授權(quán)用戶(hù)數(shù)目，使用算法1 與算法2對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量及時(shí)延的影響結(jié)果對(duì)比。圖11和圖12分別表示節(jié)點(diǎn)密度及信 道數(shù)目一定時(shí)，改變授權(quán)用戶(hù)數(shù)目，使用算法1與算法2對(duì)高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)的吞吐量及時(shí)延的 影響結(jié)果對(duì)比。圖13和圖14分別表示節(jié)點(diǎn)密度及信道數(shù)目一定時(shí)，改變授權(quán)用戶(hù)數(shù)目，使用 算法1與算法2對(duì)低優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)的吞吐量及時(shí)延的影響結(jié)果對(duì)比。從圖中可以看出：隨著授 權(quán)用戶(hù)數(shù)目的增加，網(wǎng)絡(luò)中吞吐量下降，時(shí)延增加。然而，無(wú)論是對(duì)于優(yōu)先節(jié)點(diǎn)還是普通節(jié) 點(diǎn)，算法1在吞吐量及時(shí)延方面明顯優(yōu)于算法2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種支持節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)跳頻通信方法，其特征在于，包括如下步驟： S1、每個(gè)認(rèn)知發(fā)送或接收節(jié)點(diǎn)的收發(fā)信機(jī)在N個(gè)授權(quán)信道上根據(jù)一定的跳頻序列進(jìn)行 周期性的跳躍，其中，N是不為零的自然數(shù)； 32、將認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)劃分為1個(gè)優(yōu)先級(jí)，1^+；1^3 = 1^/^而,」=1^,」1]1〇(1111〇 (N/qi)，其中，Me [I，m]，m為認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可用信道個(gè)數(shù)N的非1真因子個(gè)數(shù)，r1>s為優(yōu)先級(jí) 為i的認(rèn)知發(fā)送節(jié)點(diǎn)單次跳頻的信道間隔，r 1>t為優(yōu)先級(jí)為i的認(rèn)知接收節(jié)點(diǎn)單次跳頻的信 道間隔，ai,j為優(yōu)先級(jí)為i認(rèn)知接收節(jié)點(diǎn)跳頻序列的初始信道，bi,j為優(yōu)先級(jí)為i認(rèn)知發(fā)送節(jié) 點(diǎn)跳頻序列的初始信道，r 1>s與N互質(zhì)，ri,t與N互質(zhì)，qi*N的非1真因子，表示優(yōu)先級(jí)為i的認(rèn) 知發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)連續(xù)兩次匯聚所需的跳頻次數(shù)，i = l，2,3, . . .，M，qM<qM-i< ... <qi; 53、 優(yōu)先級(jí)為i的認(rèn)知接收節(jié)點(diǎn)的接收跳頻序列集合為W1，優(yōu)先級(jí)為i的認(rèn)知發(fā)送節(jié)點(diǎn) 的發(fā)送跳頻序列集合為Φ i; 54、 每個(gè)優(yōu)先級(jí)為j的認(rèn)知發(fā)送節(jié)點(diǎn)和每個(gè)優(yōu)先級(jí)為j的接收節(jié)點(diǎn)對(duì)均能夠在一定時(shí)間 段內(nèi)實(shí)現(xiàn)多于每個(gè)優(yōu)先級(jí)為k的認(rèn)知發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)對(duì)的跳頻匯聚次數(shù)，在優(yōu)先滿(mǎn)足高優(yōu) 先級(jí)的認(rèn)知發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)對(duì)通信需求的同時(shí)，為低優(yōu)先級(jí)的認(rèn)知發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)對(duì)提供 一定的通信機(jī)會(huì)，其中，j>k，j = l，2,3，...，M，k=l，2,3，...，M。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)跳頻通信方法，其特征 在于:S3所述接收跳頻序列集合屯i的生成方法為： 5311、 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的可接入信道編號(hào)集合為{0，1，. . .，N-1}，所有認(rèn)知發(fā)送節(jié)點(diǎn)和認(rèn) 知接收節(jié)點(diǎn)對(duì)被劃分為M個(gè)優(yōu)先級(jí)時(shí)，優(yōu)先級(jí)為i的認(rèn)知接收節(jié)點(diǎn)采用發(fā)送跳頻序列集合為 Ψ i = {Ih, i，Ih, 2，機(jī),3，· · ·，Ih,qi};其中，Ih, j，V/ e[1,%],代表集合ψ沖的第j個(gè)接收跳頻序 列。 5312、 在S311所述W1*，每個(gè)接收跳頻序列Ihu為一個(gè)N元素序列 tmoduloN，ai,j-2ri,tmoduloN，· · ·，aij-(N-l)ri,tmoduloN}的周期性重復(fù)，其中，qi，q2, · · ·，qM 滿(mǎn)足qM<qM-1<…<qi，je [I，qi]為接收跳頻序列％,」所在的初始信道，ai,i = ai,2=…= ai, qimodul〇 (N/qi)，ii, t表示優(yōu)先級(jí)為i的認(rèn)知接收節(jié)點(diǎn)單次跳頻的信道間隔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)跳頻通信方法，其特征 在于:S3所述發(fā)送跳頻序列集合Φ i的生成方法為： 5321、 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的可接入信道編號(hào)集合為{0，1，. . .，N-1}，所有認(rèn)知發(fā)送節(jié)點(diǎn)和認(rèn) 知接收節(jié)點(diǎn)對(duì)被劃分為M個(gè)優(yōu)先級(jí)時(shí)，優(yōu)先級(jí)為i的認(rèn)知發(fā)送節(jié)點(diǎn)采用發(fā)送跳頻序列集合為 Φ?={ΦΜ，Φ?,2, Φ?,3，···，Φ^};其中，Φ? V/MW,].代表集合Φ沖的第j個(gè)發(fā)送跳 頻序列。 5322、 在S321所述O1*，每個(gè)發(fā)送跳頻序列Φ u為一個(gè)長(zhǎng)度為qiN個(gè)元素序列的周期重 復(fù)，B卩其中，qi，q2，· . ·，qM滿(mǎn) 足qM<qM-1< . . . <qi，jG [I，qi]為發(fā)送跳頻序列Φ i，j所在的初始信道，bi，i = bi，2=...= bi，qimodulo(N/qi) 〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基于頻率跳變的通信交互機(jī)制設(shè)計(jì)。本發(fā)明每個(gè)認(rèn)知發(fā)送或接收節(jié)點(diǎn)的收發(fā)信機(jī)均會(huì)在所有N個(gè)授權(quán)信道上根據(jù)一定的跳頻序列進(jìn)行周期性的跳躍，在避免對(duì)授權(quán)用戶(hù)通信產(chǎn)生干擾的前提下達(dá)到充分利用空閑授權(quán)頻譜資源的目的。在每個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始，每個(gè)發(fā)送或接受節(jié)點(diǎn)會(huì)首先將其收發(fā)信機(jī)切換到一個(gè)新的授權(quán)信道上，然后對(duì)該授權(quán)信道進(jìn)行實(shí)時(shí)的頻譜感知。與現(xiàn)有基于跳頻的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制信息交互方法相類(lèi)似的是，本發(fā)明所提出的基于頻率跳躍和支持節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的控制信息交互方法能夠確保同一優(yōu)先級(jí)的認(rèn)知發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)均可以實(shí)現(xiàn)在所有可接入信道上的周期性跳頻匯聚。
【IPC分類(lèi)】H04W72/10, H04B1/7136
【公開(kāi)號(hào)】CN105451352
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510859481
【發(fā)明人】譚雪松, 吳玉香
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日