数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法
【专利摘要】本发明提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，当向频谱数据库转发待连接认知无线电网络的从设备的查询信息时，通过该待连接从设备的多级父设备对该查询信息进行删减，得到与主设备和作为该待连接从设备的多级父设备的各个从设备无重合内容的最终查询信息。在该频谱数据库反馈该最终查询信息对应的频谱信息后，再通过该待连接从设备的多级父设备对该频谱信息中逐层添加自身之前删减的查询信息对应的频谱信息，最终得到该待连接认知无线电网络的从设备的频谱信息。在该方法中，转发查询信息时层层减少查询内容，转发反馈的频谱信息时层层增加，减少了数据传输的内容，占用较少的传输通路、传输速度增快、引导时间短。
【专利说明】数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法
【技术领域】
[0001]本发明属于认知无线电网络领域，尤其涉及数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法。
【背景技术】
[0002]认知无线电网络(cognitive radio network)被用来解决频谱使用效率低下的问题和加快无线技术的革新。在认知无线电网络中，第一用户(Primary user)是授权用户，拥有并能够使用预分配的信道；第二用户(Secondary user)是非授权的,不能拥有第一用户的信道，但是可以投机使用。
[0003]现有技术中，获得频谱信息的一种方法为采用查询频谱数据库(Spectrumdatabase)的方式:由一个中央数据库维护一个特定地理区域的频谱信息，第二用户可在该数据库中查询可用的频谱信息，投机使用。伴随着数据库驱动的方法的发展，“网络引导”问题是一个基本问题，引导是指第二用户在初始化时获得本地可用的频谱资源信息，从而实现以后的数据通信的过程。
[0004]主设备是指可以直接通过有线或无线的网络连接到一个频谱数据库的设备，从设备是指不直接与该频谱数据库连接的设备，从设备只能通过主设备间接的从频谱数据库获取频谱信息。该主设备和从设备属于第二用户，可投机使用第一用户的空闲频段，使用完全基于该空闲频段的带内连接方法，能够促进数据库驱动下频谱共享的使用。
[0005]现有技术中公开了一种单跳认知无线电网络中带内引导使用第一用户的信道空闲频段的方法，在该单跳认知无线电网络中包含:与数据库相连的主设备、只与主设备相连的从设备。主设备发送携带有可用信道到的信标，当从设备接收到该信标后，建立于主设备的连接，主设备在数据库中查询得到该从设备的全部频谱信息后发送给从设备。
[0006]由于从设备和主设备之间携带的信息可能有重叠，主设备在从数据库查询并得到数据库反馈的频谱时，将重叠部分的信息重复查询和重复传输，浪费时间且占用大量的传输通路。而且，多跳无线电认知网络中采用该方法时，当跳转多次的从设备查询频谱信息时，需要将全部的频谱信息重复发送，传输时间长，大量占用不必要的传输通路，浪费资源。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的目的在于提供数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，实现了主设备和从设备多跳使用第一用户的信道空闲频段，获得待连接所述认知无线电网络的从设备可用的频谱资源信息，从而实现该待连接的从设备以后的数据通信。
[0008]一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，包括:
[0009]当前设备接收子设备发送的第一查询信息，所述第一查询信息用于查询待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的第一用户的空闲频段可用的频谱信息；
[0010]当前设备依据本地存储的频谱信息，删除所述第一查询信息中与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息，得到第二查询信息，并存储与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息；
[0011]判断当前设备是否为主设备，如果是，发送所述第二查询信息至所述频谱数据库查询；否则，发送所述第二查询信息至父设备；
[0012]当当前设备接收到父设备或所述频谱数据库反馈的第一响应信息时，从本地存储的频谱信息中，获取与删除的查询信息对应的频谱信息，并添加至所述第一响应信息，得到第二响应信息并发送至所述子设备；所述第一响应信息中包含与所述第二查询信息相应的频谱信息。
[0013]上述的方法，优选的，接收子设备发送的第一查询信息之前，还包括:
[0014]当前设备获取当前设备的可用信道，并依据预设的规则在所述可用信道中跳频；
[0015]当前设备广播发送携带当前设备的可用信道信息的信标，以使接收到所述信标的子设备确定与当前设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；
[0016]当所述子设备跳频与当前设备的跳频满足预设的连接条件时，所述子设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一查询信息。
[0017]上述的方法，优选的，所述预设的连接条件包括:父设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间。
[0018]上述的方法，优选的，接收到父设备反馈的第一响应信息之前，还包括:
[0019]所述当前设备接收父设备广播发送的所述父设备可用信道信息的信标；
[0020]所述当前设备依据所述信标确定所述当前设备与所述父设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；
[0021]当所述当前设备跳频与所述父设备跳频满足预设的连接条件时，所述父设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一响应信息。
[0022]上述的方法，优选的，所述预设的连接条件包括:子设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间。
[0023]上述的方法，优选的，所述多跳认知无线电网络划分为两个以上的单位格，所述频谱数据库中包含所述多跳认知无线电网络中的全部可用频谱信息，所述频谱数据库中任一单位格对应一个频谱清单，依据所述频谱数据库中的全部频谱清单可得到所述全部可用频谱信息。
[0024]上述的方法，优选的，所述第一查询信息中携带待连接所述认知无线电网络的从设备的位置信息，则所述当前设备依据本地存储的频谱信息，删除所述第一查询信息中与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息，包括:
[0025]当前设备依据所述第一查询信息中携带的待连接所述认知无线电网络的从设备的位置信息，得到所述待连接所述认知无线电网络的从设备对应的单位格；
[0026]当前设备依据本地存储的频谱信息得到当前设备对应的单位格；
[0027]比对所述待连接所述认知无线电网络的从设备对应的单位格和当前设备对应的单位格，得到重合的单位格；
[0028]当前设备依据所述重合的单位格得到相应的频谱信息，并删除所述第一查询信息中与所述相应的频谱信息对应的查询信息。
[0029]上述的方法，优选的，所述从本地存储的频谱信息中，获取与删除的查询信息对应的频谱信息，并添加至所述第一响应信息，包括:[0030]解析所述第一响应信息，得到所述第一响应信息对应的待连接所述认知无线电网络的从设备的信息；
[0031]依据待连接所述认知无线电网络的从设备的信息，得到从第一查询信息中删除的查询信息；
[0032]从本地存储区域中获取与删除的查询信息对应的频谱信息，将该频谱信息添加到所述第一响应信息，得到第二响应信息。
[0033]上述的方法，优选的，所述待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的在第一用户的空闲频段可用的频谱信息，包括:
[0034]所述待连接所述认知无线电网络的从设备在第一用户的空闲频段可用的频谱信
[0035]或者，所述待连接所述认知无线电网络的从设备依据预设的规则设置查询范围，所述查询范围在第一用户的空闲频段可用的频谱信息；
[0036]或者，所述第一用户的空闲频段可用的全部频谱信息。
[0037]上述的方法，优选的，当所述待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的在第一用户的空闲频段可用的频谱信息，为所述第一用户的空闲频段可用的全部频谱信息时，所述当前设备接收子设备发送的第一查询信息之后，还包括:
[0038]判断本地存储的频谱信息是所述当前设备所属的认知无线电网络的全部频谱信息时，执行删除所述第一查询信息中与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息，得到第二查询信息步骤；
[0039]否则，依据所述认知无线电网络的全部频谱信息生成第三响应信息，发送第三响应信息到子设备。
[0040]本发明提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，当向数据库转发待连接所述认知无线电网络的从设备的查询信息时，通过主设备和作为该待连接从设备的多级父设备的从设备，对该查询信息进行删减，得到与主设备和作为该待连接从设备的多级父设备的从设备无重合内容的最终查询信息，并依据该最终的查询信息在频谱数据库中查询。在该频谱数据库反馈该最终查询信息对应的频谱信息后，再通过主设备和作为该待连接从设备的多级父设备的从设备对该频谱信息中逐层添加自身之前删减的查询信息对应的频谱信息，最终得到该待连接所述认知无线电网络的从设备的频谱信息。在该过程中，通过主设备和从设备之间层层转发查询信息和频谱信息，最终获得待连接所述认知无线电网络的从设备所需频谱资源信息，从而为以后的数据通信提供依据，而且依据当前设备中存储的频谱资源信息，转发查询信息时层层减少查询内容，转发反馈的频谱信息时层层增加，减少了数据传输的内容，占用较少的传输通路、传输速度增快、减少引导时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例1的流程图；
[0043]图2是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例2的流程图；
[0044]图3是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例3的流程图；
[0045]图4是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例4的流程图；
[0046]图5是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例4中当前设备单位格示意图；
[0047]图6是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例5的流程图；
[0048]图7是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例6的流程图；
[0049]图8是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景一不意图；
[0050]图9是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景的流程图；
[0051]图10是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景中查询信息发送示意图一；
[0052]图11是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景中查询信息发送示意图二；
[0053]图12是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景中查询信息发送示意图三；
[0054]图13是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景中查询信息发送示意图四；
[0055]图14是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景中查询信息发送示意图五；
[0056]图15是本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景中查询信息发送示意图六。
【具体实施方式】
[0057]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058]实施例1
[0059]参见图1，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例1的流程图，包括:
[0060]步骤SlOl:当前设备接收子设备发送的第一查询信息，所述第一查询信息用于查询待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的第一用户的空闲频段可用的频谱信息；
[0061 ] 待连接的从设备带内弓丨导加入该认知无线电网络时，需首先得到在该认知无线电网络第一用户设备的空闲频段中，该待连接的从设备可用的频谱信息，该待连接的从设备发送查询信息查询该可用的频谱信息。
[0062]当前设备接收其子设备发送的第一查询信息，该第一查询信息用户查询该待连接的从设备请求查询的频谱信息。该请求的频谱信息可以为该待连接的从设备自身可用的频谱信息；也可为该待连接的从设备依据预设的规则设置的查询范围，该查询范围对应的可用的频谱信息；甚至，该请求的频谱信息是第一用户设备的空闲频段中全部的频谱信息。
[0063]当前设备的子设备为该待连接的从设备时，该第一查询信息就是待连接的从设备发送的查询信息；当该当前设备的子设备不是该待连接的从设备时，该第一查询信息是经过当前设备和待连接的从设备之间的一个或多个从设备层层转发而来的，二者不完全相同。
[0064]步骤S102:当前设备依据本地存储的频谱信息，删除所述第一查询信息中与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息，得到第二查询信息，并存储与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息；
[0065]当前设备的本地存储有其可用的频谱信息，该频谱信息可能与其子设备或父设备之间存在重叠，为了减少信息传输的数据量，发生重叠的信息不再进行传输。
[0066]接收到该第一查询信息后，当前设备从第一查询信息中找到和本地存储的频谱信息重合的部分的查询信息，删除该与该频谱信息重合部分对应的查询信息，得到第二查询信息。
[0067]并且存储该删除的查询信息，以用于后续的操作。
[0068]步骤S103:判断当前设备是否为主设备，如果是，发送所述第二查询信息至所述频谱数据库查询；否则，发送所述第二查询信息至父设备；
[0069]判断当前设备是否为主设备，当该当前设备为主设备时，由于主设备直接与频谱数据库相连，可直接发送该第二查询信息到频谱数据库中进行查询；
[0070]否则，该当前设备为从设备，从设备需通过主设备间接与频谱数据库相连，需要继续将该第二查询信息发送到该当前设备的父设备。该当前设备的父设备继续对得到的第二查询信息中与其存储的频谱信息重合的部分的查询信息进行删除，在发送给该父设备的父设备或者是频谱数据库，循环执行步骤SlOl至步骤S103，直至将查询待连接的从设备对应的频谱查询信息发送到频谱数据库中。
[0071]其中，存在一种特殊情况，当经过多层父设备对查询信息进行删除转发，第M级的父设备接收到的第N查询信息中对应的频谱信息完全包含在该父设备的本地存储的频谱信息中，则该第M级的父设备直接发送该第N查询信息对应的频谱信息到其子设备中，不必再继续传输到频谱数据库中进行查询。
[0072]步骤S104:当当前设备接收到父设备或所述频谱数据库反馈的第一响应信息时，从本地存储的频谱信息中，获取与删除的查询信息对应的频谱信息，并添加至所述第一响应信息，得到第二响应信息并发送至所述子设备。
[0073]所述第一响应信息中包含与所述第二查询信息相应的频谱信息。[0074]当该当前设备为主设备时，其接收到频谱数据库反馈的与第二查询信息对应的第一响应信息，或者当当前设备不是主设备时，其接收到其父设备反馈的与第二查询信息对应的第一响应信息。
[0075]但该当前设备接收到第一响应信息时，该第一响应信息与该当前设备发送的第二查询信息对应，当前设备根据步骤S102中删除的查询信息，在本地存储的频谱信息中，获取与该删除的查询信息对应的频谱信息，将该频谱信息添加到该第一响应信息中，得到第二响应信息，并将第二响应信息发送到子设备中。
[0076]当该当前设备的子设备为待连接的从设备时，该待连接的从设备直接依据该第二响应信息中的频谱信息进行信息传输；当该当前设备的子设备不是待连接的从设备时，该子设备结合自己删除的查询信息，在其本地存储的频谱信息中，获取与该查询信息对应的频谱信息，并将该频谱信息添加到第二响应信息中，继续发送给该子设备的子设备，循环执行步骤S104，直至响应信息发送到待连接的从设备中。
[0077]本发明实施例1提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，通过主设备和从设备之间层层转发查询信息和频谱信息，最终获得正在连接的子设备所需频谱资源信息，从而为以后的数据通信提供依据，而且依据当前设备中存储的频谱资源信息，转发查询信息时层层减少查询内容，转发反馈的频谱信息时层层增加，减少了数据传输的内容，占用较少的传输通路、传输速度增快、减少引导时间。
[0078]实施例2
[0079]参见图2，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例2的流程图，图1所示流程图中，步骤SlOl之前，还包括:
[0080]步骤S105:当前设备获取当前设备的可用信道，并依据预设的规则在所述可用信道中跳频；
[0081]在认知无线电网络中，父设备和子设备之间组成树形结构，一个父设备可连接多个子设备，各个子设备可用的信道不同，父设备为了保证能够与其子设备都进行信息传输，该父设备在其可用的信道上执行跳频，依次与其子设备建立连接。
[0082]当前设备获取自身当前可用的信道，并依据预设的规则在该可用信道中跳频。该预设的规则可以为根据信道跳频计算得到的。
[0083]现有的信道跳频算法包括:不区分发送者和接收者的对称算法，以及为发送者和接受者产生不同的信道跳频序列的非对称算法。
[0084]该对称算法包括:跳等(Jump-stay)算法、基于侯选团(Quorum)的算法和对称异步汇合信道跳跃(Symmetric Asynchronous Rendezvous Channel Hopping, SARCH)算法。
[0085]该非对称算法包括:异步汇合信道跳跃(Asynchronous Rendezvous ChannelHopping, ARCH)算法和异步信道跳跃(Asynchronous Channel Hopping, ACH)算法。
[0086]步骤S106:当前设备广播发送携带当前设备的可用信道信息的信标，以使接收到所述信标的子设备确定与当前设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；
[0087]当前设备广播发送其可用信道信息的信标，当该当前设备的从设备接收到该信标时，可根据该信标确认该子设备与当前设备之可共用的信道，并进入该可共用的信道，从设备在该可共用的信道中也跳频，以实现与当前设备之间的连接。
[0088]步骤S107:当所述子设备跳频与当前设备的跳频满足预设的连接条件时，所述子设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一查询信息。
[0089]预设的连接条件包括:子设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间，该最小的重叠时间为20ms。
[0090]当该子设备与当前设备的占用同一信道的时间大于或等于20ms时，实现了子设备与当前设备的连接，建立连接通道，子设备通过该连接通道传输该第一查询信息到当前设备中。
[0091]由于用于认知无线电的IEEE标准IEEE802.22所需的最小重叠时间为10ms，所以子设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间即跳频时间片的时间至少为20ms。
[0092]在本实施例中是以默认采用IEEE802.22标准，因此，最小的重叠时间为20ms，但不限定于此，实际实施中，当采用其他的信息传输标准时，可根据采用的标准设定最小的重叠时间。
[0093]由本申请实施例2中记载的内容可知，任意子设备向其父设备传输查信息之前，都采用步骤S105-步骤S107建立其父设备与该子设备之间信息传输的连接通道。
[0094]本发明实施例2提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，当前设备通过信标传输其可用信道的信息至其子设备，子设备收到所述信标后确定与当前设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；当所述子设备跳频与当前设备的跳频满足预设的连接条件时，所述子设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一查询信息。对当前设备和子设备之间建立传输第一查询信息的连接通道的过程进行了说明，为进行第一查询信息的传输提供通路。
[0095]实施例3
[0096]参见图3，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例3的流程图，图1所示流程图中，步骤S103和104之间,还包括:
[0097]步骤S108:所述当前设备接收父设备广播发送的所述父设备可用信道信息的信标；
[0098]父设备可获取自身当前可用的信道，并依据预设的规则在该可用信道中跳频。该预设的规则可以为根据信道跳频计算得到的。
[0099]现有的信道跳频算法包括:不区分发送者和接收者的对称算法，以及为发送者和接受者产生不同的信道跳频序列的非对称算法。
[0100]该对称算法包括:跳等算法、基于Quorum算法和SARCH算法。
[0101]该非对称算法包括:ARCH算法和ACH算法。
[0102]步骤S109:所述当前设备依据所述信标确定所述当前设备与所述父设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；
[0103]父设备广播发送其可用信道信息的信标，当前设备作为该父设备的从设备接收到该信标时，可根据该信标确认该当前设备与其父设备之可共用的信道，并进入该可共用的信道，当前设备在该可共用的信道中也跳频，以实现与父设备之间的连接。
[0104]步骤SllO:当所述当前设备跳频与所述父设备跳频满足预设的连接条件时，所述父设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一响应信息。
[0105]预设的连接条件包括:父设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间，该最小的重叠时间为20ms。
[0106]当该父设备与当前设备的占用同一信道的时间大于或等于20ms时，实现了父设备与当前设备的连接，建立连接通道，父设备通过该连接通道传输该第一响应信息到当前设备中。
[0107]由于用于认知无线电的IEEE标准IEEE802.22所需的最小重叠时间为10ms，所以父设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间即跳频时间片的时间至少为20ms。
[0108]在本实施例中是以默认采用IEEE802.22标准，因此，最小的重叠时间为20ms，但不限定于此，实际实施中，当采用其他的信息传输标准时，可根据采用的标准设定最小的重叠时间。
[0109]由本申请实施例3中记载的内容可知，父设备向其子设备传输查信息之前，都采用步骤S108-步骤SllO建立父设备与其子设备之间信息传输的连接通道。
[0110]本发明实施例3提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，所述当前设备接收父设备广播发送的所述父设备可用信道信息的信标；所述当前设备依据所述信标确定所述当前设备与所述父设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；当所述当前设备跳频与所述父设备跳频满足预设的连接条件时，所述父设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一响应信息。对当前设备和父设备之间建立传输第一响应信息的连接通道的过程进行了说明，为进行第一响应信息的传输提供通路。
[0111]实施例4
[0112]在本实施例中，该多跳认知无线电网络划分为两个以上的单位格，所述频谱数据库中包含所述多跳认知无线电网络中的全部可用频谱信息，所述频谱数据库中任一单位格对应一个频谱清单，依据所述频谱数据库中的全部频谱清单可得到所述全部可用频谱信息。所述频谱清单包括:信道的编号、可用性、最大传输功率和可用时间段。
[0113]参见图4，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例4的流程图，图1所示流程图中，步骤S102包括:
[0114]步骤S1021:当前设备依据所述第一查询信息中携带的待连接所述认知无线电网络的从设备的位置信息，得到所述待连接所述认知无线电网络的从设备对应的单位格；
[0115]如图5所示的当前设备单位格示意图，各个设备(包括主设备和从设备)最大通信范围为rb，当前设备覆盖单位格的区域为虚线所示的区域，圆心为该当前设备的位置信息A，子设备覆盖单位格的区域为点划线所示的区域，圆心为该子设备的位置信息B。
[0116]当待连接所述认知无线电网络的从设备发送查询信息时，在查询信息携带有该待连接的从设备的地址信息，而后续的依据该待连接的从设备发送的查询信息生成的第一查询信息中也携带有该地址信息，而根据该位置信息就能得到该待连接从设备的对应的单位格。
[0117]步骤S1022:当前设备依据本地存储的频谱信息得到当前设备对应的单位格；
[0118]当前设备本地存储有频谱信息，该频谱信息最终是从频谱数据库中得到的，而由于频谱数据库中的频谱信息与单位格的关系，该当前设备中本地存储的频谱信息与该当前设备的单位格也有对应关系，所以，当前设备依据本地存储的频谱信息就可得到该当前设备对应的单位格。[0119]步骤S1023:比对所述待连接所述认知无线电网络的从设备对应的单位格和当前设备对应的单位格，得到重合的单位格；
[0120]每个单位格对应一个频谱清单，该频谱清单包括信道的编号、可用性、最大传输功率和可用时间段，该频谱清单就是该单位格对应的频谱信息。
[0121]比对待连接的从设备对应的单位格和该当前设备对应的单位格，就可得到二者重合的单位格，由于每个单位格对应一个频谱清单，而该频谱清单就是对应的频谱信息内容，所以，重合的单位格就是二者重合的频谱信息。
[0122]步骤S1024:当前设备依据所述重合的单位格得到相应的频谱信息，并删除所述第一查询信息中与所述相应的频谱信息对应的查询信息。
[0123]由于待连接的从设备中并未存储有频谱信息，所以需要依据该单位格查询其对应的频谱信息。
[0124]当前设备根据该重合的单位格，获取其本地存储的频谱信息，删除第一查询信息中与该频谱信息对应的查询信息，就能得到查询除去二者重合的频谱信息的其他信息的查询信息，即第二查询信息。
[0125]由于删除了部分查询信息，第二查询信息的数据量小于第一查询信息，使得传输的数据量变小，占用较少的传输通路、传输速度增快、减少引导时间。
[0126]本发明实施例4提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，通过依据第一查询信息确定待连接的从设备的位置信息，进而确定了该待连接的从设备的单位格，并得到该当前设备与该待连接的从设备重合的单位格，确定了当前设备中与所述重合的单位格得到相应的频谱信息，并删除所述第一查询信息中与所述相应的频谱信息对应的查询信息。对由于删除了部分查询信息，第二查询信息的数据量小于第一查询信息，使得传输的数据量变小，占用较少的传输通路、传输速度增快、减少引导时间。
[0127]实施例5
[0128]参见图6，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例5的流程图，图1所示流程图中，步骤S104包括:
[0129]步骤S1041:解析所述第一响应信息，得到所述第一响应信息对应的待连接所述认知无线电网络的从设备的信息；
[0130]当频谱数据库根据经过主设备和层层从设备转发的查询信息(该查询信息是用于查询待连接所述认知无线电网络的从设备的频谱信息的)后，查询该查询信息对应的频谱信息，并且把该频谱信息作为响应信息发送给主设备，再由主设备发送给其子设备，层层转发。可以理解的，为了保证该频谱信息能够反馈给待连接所述认知无线电网络的从设备，则该响应信息中还需携带有与该待连接所述认知无线电网络的从设备相关的信息。
[0131]当接收到第一响应信息时，该第一响应信息中对应有与待连接所述认知无线电网络的从设备的信息，解析该第一响应信息，就能得到该第一响应信息对应的待连接所述认知无线电网络的从设备的信息。
[0132]步骤S1042:依据待连接所述认知无线电网络的从设备的信息，得到从第一查询信息中删除的查询信息；
[0133]依据该第一响应信息对应的待连接所述认知无线电网络的从设备的信息，可在当前设备中查询，从第一查询信息中删除的查询信息。该删除的查询信息是当初该当前设备转发第一查询信息时，删除的重合的频谱信息对应的查询信息。
[0134]步骤S1043:从本地存储区域中获取与删除的查询信息对应的频谱信息，将该频谱信息添加到所述第一响应信息，得到第二响应信息。
[0135]根据该删除的查询信息，就能够从当前设备的本地存储区域中获取与该删除的查询信息对应的频谱信息，该频谱信息而当前设备和待连接所述认知无线电网络的从设备相同的频谱信息，将该相同的频谱信息添加到第一响应信息中，得到第二响应信息，该第二响应信息就是发送给子设备的信息，再由子设备添加其与待连接所述认知无线电网络的从设备相同的频谱信息，依次向下转发。
[0136]在发送响应信息的过程中，频谱数据库发送给主设备的频谱信息为:待连接所述认知无线电网络的从设备的多层父设备中均没有的频谱信息，在转发过程中，逐渐添加与该主设备或从设备删除的查询信息对应的频谱信息。该传输过程中，减小了各个设备间的传输的频谱信息量。
[0137]本发明实施例5提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，当接收到父设备传输的第一响应信息时，获取当初转发第一查询信息时删除的查询信息对应的频谱信息，并在该第一响应信息中添加该对应的频谱信息，采用该方法，减小了各个设备间的传输的频谱信息量，整体传输占用的传输通路少、传输速度增快、减少引导时间。
[0138]实施例6
[0139]参见图7，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法实施例6的流程图，图1所示流程图中，步骤SlOl之后还包括:
[0140]步骤Slll:判断本地存储的频谱信息是否所述当前设备所属的认知无线电网络的全部频谱信息；如果是，执行步骤S102，否则执行步骤S112 ；
[0141]判断当前设备的本地存储的频谱信息是否为该当前设备所属的认知无线电网络的全部频谱信息，如果是的话，该当前设备就可将该全部频谱信息发送给其子设备，由于每个父设备将认知无线电网络的全部频谱信息发送给其子设备，而子设备的次级子设备请求时，该子设备可根据自身的本地存储的全部频谱信息，将该全部的频谱信息发送给次级子设备。所以，该当前设备就是该待连接的从设备的父设备。
[0142]首先判断该当前设备的本地存储的频谱信息是否为其所属的认知无线电网络的全部频谱信息，如果不是，则需要从其他设备或者频谱数据库中获取该当前设备中不包含的频谱信息，则执行步骤S102。
[0143]步骤S112:依据所述认知无线电网络的全部频谱信息生成第三响应信息，发送第三响应信息到子设备。
[0144]当判断当前设备的本地存储的频谱信息为该当前设备所属的认知无线电网络的全部频谱信息时，当前设备直接将其本地存储的频谱信息生成第三响应信息，并发送给其子设备——待连接的从设备。
[0145]待连接所述认知无线电网络的从设备总是向其父设备发送请求该认知无线电网络中的全部频谱信息，其父设备将该无线电网络中的全部频谱信息发送给该从设备，由于每一次查询，该待连接所述认知无线电网络的从设备都能得到全部的频谱信息，所以，当该待连接所述认知无线电网络的从设备连接到该认知无线电网络后，其子设备请求该认知无线电网络中的全部频谱信息时，其直接从本地存储中获取到该认知无线电网络的全部频谱信息并发送给其子设备，这样在该认知无线电网络中取消了多跳，只有单跳的形式。
[0146]本发明实施例6提供的数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，第一查询信息是待连接所述认知无线电网络的从设备发送至其父设备即当前设备的，用于查询认知无线电网络中的全部频谱信息时，当前设备直接将所述认知无线电网络中的全部频谱信息反馈给该待连接的从设备，无需层层转发查询信息和响应信息，引导时间短。
[0147]参见图8，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景示意图，该场景中，包括:待连接所述认知无线电网络的从设备W、W的一级父设备V、W的二级父设备Q、主设备M和频谱数据库，W、V、U、M和数据库依次相连。虚线区域分别表示各个从设备(W、U、Q)的频谱范围，该频谱范围的半径为rb，各个圆相交部分为重叠区域。
[0148]第一查询信息用于查询待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的第一用户的空闲频段可用的频谱信息。该请求的频谱信息可以为该待连接的从设备自身可用的频谱信息；也可为该待连接的从设备依据预设的规则设置的查询范围，该查询范围对应的可用的频谱信息；甚至，该请求的频谱信息是第一用户设备的空闲频段中全部的频谱信息。
[0149]当该请求的频谱信息为待连接的从设备依据预设的规则设置的查询范围，该查询范围对应的可用的频谱信息时，该待连接的从设备s请求的频谱信息范围可以是关于其距离主设备h (S)的跳数的任何函数f (.)，即该查询范围为r (s) =f (h (s))。
[0150]本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法中，由于引导的过程中，引导时间是一个重要的参数，所以，该查询范围算是可设置为:r(s) = (l+h(s)a).d—。
[0151]其中，该a e R，d_是认知无线电网络中任意两个邻居设备的最大距离。当a=_ ~时，r(s)=dmax，此时，该请求的频谱信息为该待连接的从设备自身可用的频谱信息，而当a= ~时，该请求的频谱信息是第一用户设备的空闲频段中全部的频谱信息。
[0152]本应用场景中，就是a=_` ?C时，即该请求的频谱信息为该待连接的从设备自身可用的频谱信息的场景。
[0153]参见图9，示出了本申请提供的一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法应用场景的流程图，包括:
[0154]步骤S201:待连接的从设备W发送查询信息I到从设备V中；
[0155]如图10所示的查询信息发送示意图一，图中阴影部分表示的时查询信息I对应的区域。该查询信息I从待连接的从设备W发送到从设备V，通过从设备U，到达主设备M，由该主设备M发送到频谱数据库中进行查询，箭头方向指示发送查询信息的方向。
[0156]该待连接的从设备W的查询信息I对应的区域为以W为圆心，rb为半径的圆形区域。
[0157]步骤S202:从设备V根据本地存储的频谱信息和该查询信息1，得到该从设备V与待连接的从设备W之间重合的频谱区域I’ ；
[0158]图11所示的查询信息发送示意图二，图中该从设备V的频谱信息对应的区域为以V为圆心，rb为半径的圆形区域。
[0159]图11中以阴影表示该从设备V与W之间重合的部分，表示的就是二者重合的频谱区域，箭头方向指示发送查询信息的方向。[0160]步骤S203:从设备V将查询信息I中删除与该重合的频谱区域对应的内容，得到查询信息2，并发送到从设备U;
[0161]从设备V将查询信息I中删除与该重合的频谱区域对应的内容，得到查询信息2，该查询信息2中包含内容的为圆形W去除与圆形V重合的部分的区域。
[0162]图12所示的查询信息发送示意图三，图中阴影部分表示的是查询信息2对应的区域，箭头方向指示发送查询信息的方向。
[0163]步骤S204:从设备U根据本地存储的频谱信息和查询信息2，得到该从设备U与查询信息2之间重合的频谱区域2’ ；
[0164]图13所示的查询信息发送示意图四，图中该从设备U的频谱信息对应的区域为以U为圆心，rb为半径的圆形区域。
[0165]图13中以阴影表示该从设备U与查询信息2之间重合的部分，表示的就是二者重合的频谱区域，箭头方向指示发送查询信息的方向。
[0166]步骤S205:从设备U将查询信息2中删除与该重合的频谱区域对应的内容2’，得到查询信息3，并发送到主设备M ；
[0167]从设备U将查询信息2中删除与该重合的频谱区域对应的内容2’，得到查询信息
3。该查询信息3中包含内容的为圆形W去除与圆形V重合的部分并且除去与圆U重合的部分后，剩余的区域。
[0168]图14所示的查询信息发送示意图五，图中阴影部分表示的是查询信息3对应的区域，箭头方向指示发送查询信息的方向。
[0169]步骤S206:主设备M发送查询信息3到频谱数据库中进行查询；
[0170]由于主设备M与从设备W之间没有重合区域，则不需要进行查询信息的删除转换步骤。
[0171]图15所示的查询信息发送示意图六，图中阴影部分表示的是查询信息3对应的区域，箭头方向指示发送查询信息3的方向。
[0172]步骤S207:频谱数据库将查询得到的与查询信息3对应的频谱信息A发送至主设备M ；
[0173]步骤S208:主设备M将频谱信息11转发给从设备U ；
[0174]该频谱信息11与查询信息3对应，对应图13中阴影部分区域。
[0175]步骤S209:从设备U在该频谱信息11中添加与内容2’对应的频谱信息22’，得到频谱信息12，并将该频谱信息12发送给从设备V ；
[0176]该频谱信息12与查询信息2对应，对应图11中阴影部分区域。
[0177]步骤S210:从设备V在该频谱信息12中添加与内容I’对应的频谱信息21’，得到频谱信息13，并将该频谱信息13发送给待连接的从设备W。
[0178]该频谱信息13与查询信息I对应，对应图9中阴影部分区域，即待连接的从设备W的频谱信息。待连接的从设备W接收到该频谱信息后，建立于该认知无线电网络之间的联系，成为该认知无线电网络的真正的从设备。
[0179]在上述的各个步骤中，各个设备之间进行信息传输时，都是首先通过信标广播以及跳频实现了连接通路，再进行的信息传输，本应用场景中不再赘述。
[0180]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种数据库驱动的认知无线电网络的带内引导方法，其特征在于，包括:当前设备接收子设备发送的第一查询信息，所述第一查询信息用于查询待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的第一用户的空闲频段可用的频谱信息；当前设备依据本地存储的频谱信息，删除所述第一查询信息中与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息，得到第二查询信息，并存储与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息；判断当前设备是否为主设备，如果是，发送所述第二查询信息至所述频谱数据库查询；否则，发送所述第二查询信息至父设备；当当前设备接收到父设备或所述频谱数据库反馈的第一响应信息时，从本地存储的频谱信息中，获取与删除的查询信息对应的频谱信息，并添加至所述第一响应信息，得到第二响应信息并发送至所述子设备；所述第一响应信息中包含与所述第二查询信息相应的频谱信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收子设备发送的第一查询信息之前，还包括:当前设备获取当前设备 的可用信道，并依据预设的规则在所述可用信道中跳频；当前设备广播发送携带当前设备的可用信道信息的信标，以使接收到所述信标的子设备确定与当前设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；当所述子设备跳频与当前设备的跳频满足预设的连接条件时，所述子设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一查询信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的连接条件包括:父设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收到父设备反馈的第一响应信息之前，还包括:所述当前设备接收父设备广播发送的所述父设备可用信道信息的信标；所述当前设备依据所述信标确定所述当前设备与所述父设备之间可共用的信道，并进入所述可共用的信道跳频；当所述当前设备跳频与所述父设备跳频满足预设的连接条件时，所述父设备与当前设备建立传输信息的连接通道，以传输所述第一响应信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设的连接条件包括:子设备与当前设备占用同一信道的时间满足预设的最小的重叠时间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多跳认知无线电网络划分为两个以上的单位格，所述频谱数据库中包含所述多跳认知无线电网络中的全部可用频谱信息，所述频谱数据库中任一单位格对应一个频谱清单，依据所述频谱数据库中的全部频谱清单可得到所述全部可用频谱信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一查询信息中携带待连接所述认知无线电网络的从设备的位置信息，则所述当前设备依据本地存储的频谱信息，删除所述第一查询信息中与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息，包括:当前设备依据所述第一查询信息中携带的待连接所述认知无线电网络的从设备的位置信息，得到所述待连接所述认知无线电网络的从设备对应的单位格；当前设备依据本地存储的频谱信息得到当前设备对应的单位格； 比对所述待连接所述认知无线电网络的从设备对应的单位格和当前设备对应的单位格，得到重合的单位格； 当前设备依据所述重合的单位格得到相应的频谱信息，并删除所述第一查询信息中与所述相应的频谱信息对应的查询信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从本地存储的频谱信息中，获取与删除的查询信息对应的频谱信息，并添加至所述第一响应信息，包括: 解析所述第一响应信息，得到所述第一响应信息对应的待连接所述认知无线电网络的从设备的信息； 依据待连接所述认知无线电网络的从设备的信息，得到从第一查询信息中删除的查询信息； 从本地存储区域中获取与删除的查询信息对应的频谱信息，将该频谱信息添加到所述第一响应信息，得到第二响应信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的在第一用户的空闲频段可用的频谱信息，包括: 所述待连接所述认知无线电网络的从设备在第一用户的空闲频段可用的频谱信息；或者，所述待连接 所述认知无线电网络的从设备依据预设的规则设置查询范围，所述查询范围在第一用户的空闲频段可用的频谱信息； 或者，所述第一用户的空闲频段可用的全部频谱信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述待连接所述认知无线电网络的从设备请求查询的在第一用户的空闲频段可用的频谱信息，为所述第一用户的空闲频段可用的全部频谱信息时，所述当前设备接收子设备发送的第一查询信息之后，还包括: 判断本地存储的频谱信息是所述当前设备所属的认知无线电网络的全部频谱信息时，执行删除所述第一查询信息中与所述本地存储的频谱信息相应的查询信息，得到第二查询息步骤; 否则，依据所述认知无线电网络的全部频谱信息生成第三响应信息，发送第三响应信息到子设备。
【文档编号】H04W16/14GK103596186SQ201310628488
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】贾俊铖, 何正球, 李云飞, 严建峰 申请人:苏州大学