專利名稱：Mimo-ofdm認(rèn)知無線電通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種認(rèn)知無線電通信方法，具體地說是一種MIM0-0FDM認(rèn)知無線 電通信方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)和通信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)正面臨著有限頻譜資源與各 種業(yè)務(wù)對(duì)頻譜資源需求不斷增長(zhǎng)的矛盾。認(rèn)知無線電，作為一種智能的無線通信系統(tǒng)能夠 感知周圍的無線環(huán)境，通過對(duì)無線環(huán)境的分析，相應(yīng)地改變某些工作參數(shù)來實(shí)時(shí)地適應(yīng)環(huán) 境，從而達(dá)到提高頻譜利用率、緩解頻譜資源緊張的目的，為有效解決頻譜資源緊張與頻譜 利用率不高的矛盾開辟了新的途徑。MIM0-0FDM技術(shù)是目前比較公認(rèn)的容易實(shí)現(xiàn)頻譜資源 控制和有效利用頻譜的傳輸方式，具有傳輸速率快，抗干擾能力強(qiáng)的特性，是認(rèn)知無線電首 選的復(fù)用、調(diào)制及傳輸技術(shù)。與本發(fā)明相關(guān)的公開報(bào)道有1、“一種基于MIMO技術(shù)的認(rèn)知無線電通信系 統(tǒng)”(《船舶電子工程》2008年第07期)一文中主要闡述了 MIMO子系統(tǒng)和認(rèn)知子系統(tǒng) 中各模塊的功能、結(jié)構(gòu)及工作原理，闡述采用MIMO等技術(shù)的認(rèn)知無線電系統(tǒng)將具有自適 應(yīng)頻譜接入、自動(dòng)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸率和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2、“DeSign of A MIM0-0FDM Baseband Transceiver forCognitive Radio System" (IEEE International Symposium on Circuitsand Systems，2006年)研究了將MIM0-0FDM系統(tǒng)與CR相結(jié)合，根據(jù)頻譜分 配的原則，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，增強(qiáng)MIM0-0FDM系統(tǒng)的傳輸性能。3、“認(rèn)知無線電環(huán)境下 MIM0-0FDM系統(tǒng)的無線資源管理”(《電子學(xué)報(bào)》2007年第6A期)一文中闡述了認(rèn)知無線 電環(huán)境下MIM0-0FDM系統(tǒng)分布式無線資源管理的問題，利用博弈的分析思想，提高整個(gè)認(rèn) 知無線電系統(tǒng)的容量。4、“認(rèn)知無線電中基于SA-MIM0-0FDM的動(dòng)態(tài)頻譜共享方案”(《電 子與信息學(xué)報(bào)》2008年第7期)一文中提出一種結(jié)合頻譜自適應(yīng)(Spectrum Adaptation, SA)與MIM0-0FDM技術(shù)的動(dòng)態(tài)頻譜共享方案。該方案基于功率門限模型實(shí)現(xiàn)非授權(quán)信號(hào)的 自適應(yīng)頻譜成型，并給出了一種簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)功率分配算法以最大化比特率，該方案能夠克 服干擾溫度模型的局部干擾問題，使用MIMO技術(shù)可進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，通過動(dòng)態(tài)功率分 配算法可降低計(jì)算復(fù)雜性并提高頻譜利用率。雖然關(guān)于MIM0-0FDM技術(shù)的認(rèn)知無線電通信技術(shù)的研究報(bào)告已經(jīng)很多了，但是， 一方面不僅都沒有闡述完整的基于MIM0-0FDM技術(shù)的認(rèn)知無線電通信技術(shù)，而且都是利用 MIM0-0FDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)提高認(rèn)知無線電中的某部分關(guān)鍵技術(shù)的性能；另一方面都是頻譜檢 測(cè)和認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)發(fā)送共用相同的天線，不能達(dá)到快速檢測(cè)頻帶利用情況，高效傳輸認(rèn)知 用戶數(shù)據(jù)的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能提高頻帶利用率和認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)傳輸速率，減少認(rèn) 知用戶頻譜切換次數(shù)的MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的待檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)1-1、寬帶射頻模塊下變頻1-2、空域?yàn)V波模塊1-3及模數(shù)轉(zhuǎn)換1-4 組成的射頻模塊1輸出中頻的數(shù)據(jù)用于頻譜檢測(cè)2-1，確定是否為空閑頻譜，如果是空閑頻 譜，則進(jìn)行最優(yōu)頻譜分析2-2和信道估計(jì)2-3，確定該頻譜的特性，然后進(jìn)行最優(yōu)的頻譜分 配2-4，同時(shí)對(duì)發(fā)射的信號(hào)要進(jìn)行功率控制2-5，最后確定信息傳輸?shù)穆酚删€路2-6，建立路 由表頻譜數(shù)據(jù)庫2-8，當(dāng)主用戶需要使用當(dāng)前的頻段時(shí)，要執(zhí)行頻譜切換2-7，同時(shí)更新路 由信息2-6，重新調(diào)整路由表頻譜數(shù)據(jù)庫2-8 ；認(rèn)知模塊2在進(jìn)行頻譜分配2-4和功率控制
2-5后發(fā)射控制信號(hào)給射頻模塊1用于設(shè)置射頻模塊的第二次變頻的參數(shù)，以及設(shè)定數(shù)據(jù) 傳輸模塊3的通信頻帶；當(dāng)認(rèn)知用戶有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求時(shí)，接入的認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)根據(jù)頻譜 分析2-2以及信道估計(jì)2-3的結(jié)果確定認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)的映射3-1形式，經(jīng)過空時(shí)分組編碼
3-2，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_的能力，在功率控制2-5的作用下完成IFFT3-3變換后，通過 加入循環(huán)前綴3-4，作去除信道間干擾的處理后通過認(rèn)知用戶自身攜帶的發(fā)射天線3-5和 3-6發(fā)射認(rèn)知用戶的數(shù)據(jù)，傳輸過程中通過路由表頻譜數(shù)據(jù)庫2-8確定認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)的傳 輸路徑，接收端認(rèn)知用戶通過接收天線3-7和3-8接收認(rèn)知數(shù)據(jù)，經(jīng)過去循環(huán)前綴(CP) 3-9 以及FFT變換3-10處理后，進(jìn)行空時(shí)分組的譯碼3-11，最后通過反映射接收數(shù)據(jù)3-12處理 后接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)之間的傳輸。1、所述最優(yōu)頻譜分析是采用基于門限值的頻譜分析方法，通過比較頻譜幅度和通 信業(yè)務(wù)建立時(shí)使用的門限值，對(duì)通過感知的頻譜進(jìn)行分級(jí)，最后建立頻譜數(shù)據(jù)庫，用于認(rèn)知 用戶申請(qǐng)通信；首先通過頻譜感知檢測(cè)出每個(gè)信道中的幅度最大值，同時(shí)設(shè)定兩個(gè)門限值， 如果幅度值小于最低的門限值，那么此信道是最佳信道環(huán)境，進(jìn)而對(duì)此信道進(jìn)行信道估計(jì) 和信道容量分析，確定其信道的特性，最后標(biāo)志此信道為最優(yōu)先信道，并將對(duì)信道的分析結(jié) 果放入頻譜管理的存儲(chǔ)單元；如果信道的最大幅度大于最低的門限，但是小于最高的門限， 那么此信道為次佳的用于通信的信道環(huán)境，進(jìn)而對(duì)其信號(hào)特性進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果和 信道的標(biāo)號(hào)存入頻譜管理單元的存儲(chǔ)器中；如果信道的最大幅度高于最高的門限，那么此 信道不適合通信，不進(jìn)行信道特性估計(jì)和信道容量的估計(jì)；最后將信道環(huán)境和信道的特性 參數(shù)作綜合的比較，為認(rèn)知用戶找到最適合的通信信道。2、所述最優(yōu)的頻譜分配是采用基于CSGC的改進(jìn)的最優(yōu)頻譜分配算法，即在圖論 著色的頻譜分配算法的基礎(chǔ)上引入連通分支和極大獨(dú)立集的概念，一次完成一個(gè)極大獨(dú)立 集中多個(gè)定點(diǎn)的頻譜分配，然后基于圖論著色對(duì)極大獨(dú)立集中各個(gè)頂點(diǎn)完成最終的頻譜分 配。3、所述的頻譜切換是由整合資源模塊提供認(rèn)知用戶切換所使用的頻譜資源，根據(jù) 切換的預(yù)判模塊確定使用整合資源模塊中的哪部分資源完成通信能保證最少的頻譜切換 次數(shù)；然后使用基于遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器判定認(rèn)知用戶是否要進(jìn)行頻譜切換，最后 進(jìn)入切換執(zhí)行模塊，執(zhí)行頻譜切換的同時(shí)發(fā)送信令信息通知認(rèn)知用戶接收端信道的切換信 息，最終在最少頻譜切換次數(shù)的基礎(chǔ)上完成認(rèn)知用戶之間的通信。本發(fā)明提出了完整的認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)的通信過程，同時(shí)提出，使用專門的天 線用于持續(xù)的監(jiān)聽某一頻段范圍內(nèi)的頻帶使用情況，另一方使用認(rèn)知用戶自帶的多天線用 于數(shù)據(jù)的傳輸，最終實(shí)現(xiàn)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)空閑的頻譜，提高了頻譜的利用率，減少了信道切換的 次數(shù)，提高數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量；達(dá)到認(rèn)知用戶認(rèn)知數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸?shù)哪康摹?br>

圖1是新型MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2是認(rèn)知無線電通信技術(shù)各模塊關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1，本發(fā)明的新型MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法。待檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)1-1、寬 帶射頻模塊下變頻1-2、空域?yàn)V波模塊1-3及模數(shù)轉(zhuǎn)換1-4組成的射頻模塊1輸出中頻的數(shù) 據(jù)用于頻譜檢測(cè)2-1，確定是否為空閑頻譜，如果是空閑頻譜，則進(jìn)行最優(yōu)頻譜分析2-2和 信道估計(jì)2-3，確定該頻譜的特性，然后進(jìn)行基于改進(jìn)的CSGC的頻譜分配2-4，同時(shí)對(duì)發(fā)射 的認(rèn)知數(shù)據(jù)要進(jìn)行功率的控制2-5，最后確定信息傳輸?shù)穆酚删€路2-6，當(dāng)主用戶需要使用 當(dāng)前的頻段時(shí)，要執(zhí)行頻譜切換2-7，同時(shí)更新路由信息2-6，建立路由表頻譜數(shù)據(jù)庫2-8， 選擇其他路由線路用于認(rèn)知用戶的數(shù)據(jù)傳輸。由2-1到2-8組成了系統(tǒng)的認(rèn)知模塊2 ；同時(shí) 認(rèn)知模塊2發(fā)射控制信號(hào)給射頻模塊1，用于設(shè)置射頻模塊的第二次變頻的參數(shù)，以便設(shè)定 數(shù)據(jù)傳輸模塊3的通信頻帶。每個(gè)認(rèn)知用戶都自帶兩個(gè)發(fā)射和接收天線3-5、3-6、3-7、3-8 用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，當(dāng)設(shè)定好通信的頻帶后，認(rèn)知數(shù)據(jù)被送入數(shù)據(jù)傳輸模塊3，首先認(rèn) 知數(shù)據(jù)首先進(jìn)行映射認(rèn)知數(shù)據(jù)3-1，映射后的數(shù)據(jù)進(jìn)行空時(shí)分組編碼3-2，經(jīng)過IFFT3-3變 換和加循環(huán)前綴3-4處理后經(jīng)過自帶的天線3-5，3-6發(fā)射出去，同時(shí)認(rèn)知模塊2還要和數(shù) 據(jù)傳輸模塊3之間傳輸信令信息用于選擇傳輸?shù)木€路和適合的發(fā)射的功率。射頻模塊由寬帶天線、射頻濾波器、低噪放大器、信道選擇器、空域?yàn)V波器、頻率合 成器、自動(dòng)增益控制、陷波濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器組成。寬帶天線接入待檢測(cè)頻段的頻譜數(shù)據(jù)， 經(jīng)過濾波、降低信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍等一系列處理后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)，用于認(rèn)知 模塊的頻譜檢測(cè)。與以往射頻模塊不同的是該技術(shù)中的射頻模塊使用單獨(dú)的天線用于監(jiān)聽 當(dāng)前頻譜的使用請(qǐng)況，因此可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)空閑頻譜的存在。認(rèn)知模塊由頻譜檢測(cè)、頻譜分析、信道估計(jì)、頻譜分配、功率控制、路由技術(shù)、頻譜 切換組成。經(jīng)由射頻模塊輸出了頻段信息用于頻譜檢測(cè)，確定頻譜是否存在空閑，如果沒有 空閑頻譜，則繼續(xù)接入寬帶天線接入的頻譜數(shù)據(jù)，如果存在空閑的頻譜，則對(duì)空閑的頻譜進(jìn) 行最優(yōu)的頻譜分析，確定信道的容量，調(diào)制方式等特性，用于確定認(rèn)知用戶發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)的功 率和認(rèn)知用戶的頻譜分配，之后要確定認(rèn)知用戶之間通信的路由路徑，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳 輸效率。最后在認(rèn)知模塊還要考慮，當(dāng)主用戶需要占用其授權(quán)頻段時(shí)，認(rèn)知用戶需要執(zhí)行頻 譜切換，根據(jù)具體情況，確定的最優(yōu)的切換算法，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶完整的傳輸。認(rèn)知模塊最后 形成兩個(gè)控制指令，一方面控制射頻模塊的第二次變頻，確定數(shù)據(jù)傳輸模塊的通信頻帶，另 一方面形成控制數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)男帕?。?shù)據(jù)傳輸模塊。在認(rèn)知用戶的數(shù)據(jù)通信頻段、頻譜分配的方式、發(fā)射功率的大小、 路由路徑的確定后，認(rèn)知用戶使用自身所帶的天線實(shí)現(xiàn)基于MIM0-0FDM技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸。 首先數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制映射根據(jù)用戶數(shù)據(jù)傳輸速率的要求和信道環(huán)境的變化智能的調(diào)整調(diào)制 方式，以充分利用資源達(dá)到最優(yōu)的效果；然后進(jìn)行空時(shí)分組編碼，充分的提高頻譜的利用 率；其次進(jìn)行OFDM的調(diào)制，也是認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)自適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式，使用該技術(shù)實(shí) 現(xiàn)頻譜的剪裁，達(dá)到高效率的利用頻譜的目的，同時(shí)通過加入循環(huán)前綴，減少子載波之間的干擾，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性能。最后，認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)通過兩根天線發(fā)射出去。在不考慮 中間中繼轉(zhuǎn)發(fā)的前提下，接收端使用與發(fā)送端相反的方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，完成認(rèn)知用戶 之間的通信。結(jié)合圖1。以一段頻段內(nèi)的頻譜空閑檢測(cè)為例，一根寬帶射頻天線檢測(cè)該段頻譜， 通過空域?yàn)V波技術(shù)降低接入信號(hào)的動(dòng)態(tài)的范圍，濾除強(qiáng)信號(hào)，將接入信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后， 送入頻譜檢測(cè)器，用于檢測(cè)該頻段是否為空閑的頻譜，如果是則對(duì)該頻段進(jìn)行頻譜分析確 定信道容量和信道的參數(shù)，為認(rèn)知用戶傳輸數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行頻譜分配奠定基礎(chǔ)。接下來進(jìn)行頻 譜分配和功率控制確定認(rèn)知用戶發(fā)射的頻帶和信號(hào)的發(fā)射功率，并根據(jù)現(xiàn)有的檢測(cè)空閑頻 帶的狀態(tài)，確定認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)通信的線路，既是認(rèn)知用戶路由通信的設(shè)定，此時(shí)還要考慮一 種情況，當(dāng)主用戶是使用授權(quán)頻段時(shí)，認(rèn)知用戶要執(zhí)行頻譜切換到其他的頻段繼續(xù)進(jìn)行通 信，通過認(rèn)知模塊對(duì)檢測(cè)到空閑頻譜的處理，可以得到認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)發(fā)送的通信頻帶，得到 認(rèn)知用戶發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)的功率控制、通信的線路、通信轉(zhuǎn)換的路徑，控制基于MIM0-0FDM技術(shù) 的數(shù)據(jù)傳輸模塊的數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，各個(gè)參數(shù)設(shè)定好之后，認(rèn)知用戶通過自身攜帶的發(fā)射和 接收天線實(shí)現(xiàn)基于MIM0-0FDM技術(shù)的傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)傳輸過程中先將要發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行映 射編碼，以便提高數(shù)據(jù)的傳輸可靠性，然后進(jìn)行空時(shí)分組編碼，提高傳輸?shù)目垢蓴_能力，隨 后基于OFDM技術(shù)自適應(yīng)的傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)頻帶進(jìn)行裁剪，使用認(rèn)知用戶空閑的子載波，最后 基于功率控制技術(shù)由2根天線發(fā)射出認(rèn)知用戶的數(shù)據(jù)，中間要經(jīng)歷很多的路由路徑，以及 中繼的轉(zhuǎn)發(fā)，最后在接收端，根據(jù)認(rèn)知用戶之間所設(shè)立的通信的協(xié)議以及路由過程恢復(fù)認(rèn) 知用戶的數(shù)據(jù)，完成整個(gè)的通信過程。結(jié)合圖2實(shí)現(xiàn)整個(gè)認(rèn)知無線電通信技術(shù)各個(gè)模塊之間的控制關(guān)系，完成了認(rèn)知用 戶1和認(rèn)知用戶2之間的通信。整個(gè)的認(rèn)知無線電通信技術(shù)由三部分組成既是射頻模塊、 認(rèn)知模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊。實(shí)現(xiàn)的過程如下1、來自監(jiān)聽天線的頻譜數(shù)據(jù)經(jīng)過射頻模塊的寬帶濾波和下變頻處理得到中頻信 號(hào)，信號(hào)進(jìn)入ADC完成A/D變換，通過中頻接口輸入認(rèn)知模塊，得到認(rèn)知分析和管理的結(jié) 果；2、當(dāng)有認(rèn)知業(yè)務(wù)通信需求時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸模塊向認(rèn)知功能模塊提交業(yè)務(wù)申請(qǐng)。在申 請(qǐng)中同時(shí)指明業(yè)務(wù)所需要的調(diào)制方式、發(fā)射功率、帶寬門限、噪聲門限等需求信息。在認(rèn)知 功能模塊中，根據(jù)申請(qǐng)信息和頻譜的分析結(jié)果，選擇合適頻譜空洞，并將指派信息(如帶 寬、背景噪聲強(qiáng)度等)發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸模塊使其建立通信。因此要利用現(xiàn)在掌握的頻譜數(shù) 據(jù)，通信雙方進(jìn)行信道的協(xié)商尋找頻譜空洞、通信信道確定等工作。同時(shí)認(rèn)知模塊設(shè)置射頻 模塊的第二次下變頻，用戶設(shè)置認(rèn)知用戶的通信頻帶；3、認(rèn)知用戶依據(jù)認(rèn)知模塊和射頻模塊提供的信令協(xié)議，使用自身攜帶的天線進(jìn)行 通信；4、因?yàn)檎J(rèn)知通信是見縫插針的非授權(quán)通信，所以通信建立后寬帶射頻前端的數(shù)據(jù) 接入天線要持續(xù)的監(jiān)測(cè)通信頻帶，防止認(rèn)知通信被干擾或干擾授權(quán)用戶的通信。在此過程 中，射頻模塊的中心頻點(diǎn)不再搬移，認(rèn)知功能模塊對(duì)認(rèn)知業(yè)務(wù)使用的頻點(diǎn)進(jìn)行時(shí)刻跟蹤監(jiān) 測(cè)。一旦出現(xiàn)授權(quán)用戶或者其它干擾造成該頻帶不可用狀態(tài)，立刻終止通信，并轉(zhuǎn)入切換階 段；反之，正常完成通信，重新進(jìn)入認(rèn)知模塊，等待新的通信請(qǐng)求現(xiàn)。切換階段是為了認(rèn)知無 線電系統(tǒng)保護(hù)授權(quán)用戶或防止認(rèn)知通信被干擾。當(dāng)進(jìn)入此階段，認(rèn)知功能模塊停止數(shù)據(jù)傳
7輸模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送和改變射頻的工作狀態(tài)，保存當(dāng)前通信狀態(tài)，掃描和選擇合適的空洞，進(jìn) 行頻譜的切換，建立新的路由信息列表，重新建立通信。 此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與以往的認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)的不同的地方在于通過一個(gè)單獨(dú)的天 線檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中某一段中主用戶占用情況，建立認(rèn)知數(shù)據(jù)庫，每個(gè)認(rèn)知用戶的接收和發(fā)送端 都有2根天線用于認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)送和接收，MIMO技術(shù)提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜萘?，減 少了認(rèn)知用戶在頻段上切換的次數(shù)，OFDM提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力，提高頻帶的利用 率，可以有效降低認(rèn)知用戶發(fā)射功率的情況下提高了數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶 的自適應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸過程。
權(quán)利要求
1.一種MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法，其特征是通過射頻模塊、認(rèn)知模塊以及數(shù)據(jù) 傳輸模塊所組成的認(rèn)知通信系統(tǒng)，使用認(rèn)知用戶自身攜帶的天線完成認(rèn)知用戶之間的數(shù)據(jù) 傳輸過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法，其特征是待檢測(cè)的 網(wǎng)絡(luò)(1-1)、寬帶射頻模塊下變頻(1-2)、空域?yàn)V波模塊(1-3)及模數(shù)轉(zhuǎn)換(1-4)組成的射 頻模塊1輸出中頻的數(shù)據(jù)用于頻譜檢測(cè)0-1)，確定是否為空閑頻譜，如果是空閑頻譜，則 進(jìn)行最優(yōu)頻譜分析(2- 和信道估計(jì)0-3)，確定該頻譜的特性，然后進(jìn)行最優(yōu)的頻譜分配 0-4)，同時(shí)對(duì)發(fā)射的信號(hào)要進(jìn)行功率控制0-5)，最后確定信息傳輸?shù)穆酚删€路0-6)，建 立路由表頻譜數(shù)據(jù)庫0-8)，當(dāng)主用戶需要使用當(dāng)前的頻段時(shí)，要執(zhí)行頻譜切換0-7)，同 時(shí)更新路由信息0-6)，重新調(diào)整路由表頻譜數(shù)據(jù)庫0-8)；認(rèn)知模塊( 在進(jìn)行頻譜分配 (2-4)和功率控制(2- 后發(fā)射控制信號(hào)給射頻模塊1用于設(shè)置射頻模塊的第二次變頻的 參數(shù)，以及設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸模塊3的通信頻帶；當(dāng)認(rèn)知用戶有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求時(shí)，接入的認(rèn)知 用戶數(shù)據(jù)根據(jù)頻譜分析0-2)以及信道估計(jì)0-3)的結(jié)果確定認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)的映射(3-1) 形式，經(jīng)過空時(shí)分組編碼(3-2)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_的能力，在功率控制0-5)的作用 下完成IFFT(3-;3)變換后，通過加入循環(huán)前綴(3-4)，作去除信道間干擾的處理后通過認(rèn) 知用戶自身攜帶的發(fā)射天線(3-5)和(3-6)發(fā)射認(rèn)知用戶的數(shù)據(jù)，傳輸過程中通過路由表 頻譜數(shù)據(jù)庫(2-8)確定認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)的傳輸路徑，接收端認(rèn)知用戶通過接收天線(3-7和 3-8)接收認(rèn)知數(shù)據(jù)，經(jīng)過去循環(huán)前綴(3-9)以及FFT變換(3-10)處理后，進(jìn)行空時(shí)分組的 譯碼(3-11)，最后通過反映射接收數(shù)據(jù)(3-1 處理后接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)之間的 傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法，其特征是所述最優(yōu)頻譜 分析是采用基于門限值的頻譜分析方法，通過比較頻譜幅度和通信業(yè)務(wù)建立時(shí)使用的門限 值，對(duì)通過感知的頻譜進(jìn)行分級(jí)，最后建立頻譜數(shù)據(jù)庫，用于認(rèn)知用戶申請(qǐng)通信；首先通過 頻譜感知檢測(cè)出每個(gè)信道中的幅度最大值，同時(shí)設(shè)定兩個(gè)門限值，如果幅度值小于最低的 門限值，那么此信道是最佳信道環(huán)境，進(jìn)而對(duì)此信道進(jìn)行信道估計(jì)和信道容量分析，確定其 信道的特性，最后標(biāo)志此信道為最優(yōu)先信道，并將對(duì)信道的分析結(jié)果放入頻譜管理的存儲(chǔ) 單元；如果信道的最大幅度大于最低的門限，但是小于最高的門限，那么此信道為次佳的用 于通信的信道環(huán)境，進(jìn)而對(duì)其信號(hào)特性進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果和信道的標(biāo)號(hào)存入頻譜管 理單元的存儲(chǔ)器中；如果信道的最大幅度高于最高的門限，那么此信道不適合通信，不進(jìn)行 信道特性估計(jì)和信道容量的估計(jì)；最后將信道環(huán)境和信道的特性參數(shù)作綜合的比較，為認(rèn) 知用戶找到最適合的通信信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法，其特征是所述最優(yōu)的頻 譜分配是采用基于CSGC的改進(jìn)的最優(yōu)頻譜分配算法，即在圖論著色的頻譜分配算法的基 礎(chǔ)上引入連通分支和極大獨(dú)立集的概念，一次完成一個(gè)極大獨(dú)立集中多個(gè)定點(diǎn)的頻譜分 配，然后基于圖論著色對(duì)極大獨(dú)立集中各個(gè)頂點(diǎn)完成最終的頻譜分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法，其特征是所述的頻譜切 換是由整合資源模塊提供認(rèn)知用戶切換所使用的頻譜資源，根據(jù)切換的預(yù)判模塊確定使用 整合資源模塊中的哪部分資源完成通信能保證最少的頻譜切換次數(shù)；然后使用基于遺傳算 法優(yōu)化的模糊控制器判定認(rèn)知用戶是否要進(jìn)行頻譜切換，最后進(jìn)入切換執(zhí)行模塊，執(zhí)行頻譜切換的同時(shí)發(fā)送信令信息通知認(rèn)知用戶接收端信道的切換信息，最終在最少頻譜切換次 數(shù)的基礎(chǔ)上完成認(rèn)知用戶之間的通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MIM0-0FDM認(rèn)知無線電通信方法，其特征是所述的頻譜切 換是由整合資源模塊提供認(rèn)知用戶切換所使用的頻譜資源，根據(jù)切換的預(yù)判模塊確定使用 整合資源模塊中的哪部分資源完成通信能保證最少的頻譜切換次數(shù)；然后使用基于遺傳算 法優(yōu)化的模糊控制器判定認(rèn)知用戶是否要進(jìn)行頻譜切換，最后進(jìn)入切換執(zhí)行模塊，執(zhí)行頻 譜切換的同時(shí)發(fā)送信令信息通知認(rèn)知用戶接收端信道的切換信息，最終在最少頻譜切換次 數(shù)的基礎(chǔ)上完成認(rèn)知用戶之間的通信。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種MIMO-OFDM認(rèn)知無線電通信方法。射頻模塊輸出中頻的數(shù)據(jù)用于頻譜檢測(cè)，確定是否為空閑頻譜，如果是空閑頻譜，則進(jìn)行最優(yōu)頻譜分析和信道估計(jì)，確定該頻譜的特性，然后進(jìn)行最優(yōu)的頻譜分配，確定信息傳輸?shù)穆酚删€路，當(dāng)主用戶需要使用當(dāng)前的頻段時(shí)，選擇其他路由線路用于數(shù)據(jù)傳輸；認(rèn)知模塊發(fā)射控制信號(hào)給射頻模塊控制信號(hào)，用于設(shè)置射頻模塊的第二次變頻的參數(shù)，設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸模塊的通信頻帶；每個(gè)認(rèn)知用戶都自帶兩個(gè)發(fā)射和接收天線用于數(shù)據(jù)的發(fā)送接收，認(rèn)知模塊還要和數(shù)據(jù)傳輸模塊之間傳輸信令信息用于選擇傳輸?shù)木€路和適合的發(fā)射的功率。本發(fā)明提高了頻譜的利用率，減少了信道切換的次數(shù)，提高數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量；達(dá)到認(rèn)知用戶認(rèn)知數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸?shù)哪康摹?br> 文檔編號(hào)H04W16/14GK102075950SQ20111000271
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者劉洪丹, 劉勝 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)