CN102572851A - 在认知无线电中获取控制信道资源的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在认知无线电中获取控制信道资源的方法和装置。该方法包括从用户在每个频谱空洞上进行频谱检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；一频谱空洞上存在时发射方与接收方进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在时发射方根据自身的时钟建立信道建立帧以使接收方与发射方进行时钟同步；发射方判断其所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧；如果存在，则发射方和接收方通过空闲的常规帧子帧进行信息交互；发射方利用自身和接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定将使用的常规帧子帧序号；发射方频谱空洞号码以及常规帧子帧序号传输给接收方，以使收发双方能传输控制信息。

Description

在认知无线电中获取控制信道资源的方法和装置

技术领域

本发明涉及认知无线电技术领域，特别地，涉及一种在认知无线电中获取控制信道资源的方法和装置。

背景技术

按使用的频率资源可以将认知无线电的控制信道分为两种：新申请的一段授权频段和用户检测到的未授权的频谱空洞。目前，大部分的研究采用第二种方法，下面对第二种方法的认知无线电控制信道的设计难点进行简要介绍。

与其他无线系统的控制信道功能相同，认知无线电的控制信道也负责连接从系统中的各从用户以建立通信网络的连接，并进一步控制业务数据的传递，因此，要求控制信道应长时间保持可用。然而，认知无线电的控制信道与授权无线通信系统的控制信道具有以下不同：第一，认知无线电控制信道所用的频率随时间和从用户所在地点变化，从用户用作控制信道的频谱空洞会随着主用户业务的到达或结束而改变；第二，认知无线电控制信道需要承载从用户的频谱空洞信息；第三，用于业务数据传输的资源量受控制信道占用的频谱空洞数量的制约。

因此，保证控制信道的可靠性是认知无线电中控制信道设计的难点。首先，频谱空洞是否可用取决于主用户的活动，主用户占用频谱资源将导致控制信道中断；其次，传输控制信息所占用的资源应尽可能少，因为占用频谱空洞传输控制信息会占用部分传输业务数据的频率资源，为保证从用户的业务传输速率等需求，控制信道所占用的频率资源应尽可能少。

此外，目前主要采用跳频的方法对控制信道使用的频谱空洞进行排序。按照整个系统是否需要严格同步，可以将此类方案划分为同步假设方案和非同步假设方案。

(1)同步假设方案：这一类研究认为从系统已经具备了使全部从用户进行同步传输的能力。在此假设下，从用户发射机(SecondaryTransmitter，ST)和对应的从用户接收机(Secondary Receiver，SR)可以同步地切换到相同的频谱空洞上发射和接收信号。将选择频谱空洞的顺序按时间排序，形成一个频谱空洞选择序列。因此，这一类研究更关注采用何种选择序列可以连接所有从用户。例如，按频率由低到高选择、随机选择、根据伪随机序列选择等方法均已有研究，但这些方法无法改变两点事实：第一，遍历频谱空洞这一实质没有改变，无论如何改变选择频率的顺序都需要遍历所有的频率；第二，即使确定了频谱空洞的选择顺序也无法回避被选作控制信道的频谱空洞不可用而导致控制信息无法传输的问题。并且，此类方案最大的不足是其假设前提难以实现，在全部从用户间通过唯一的系统时间实现完全同步非常困难。

(2)非同步假设方案：针对同步假设方案的“全部从用户同步”这一要求难以实现的情况，非同步假设方案的研究试图在频谱空洞选择顺序同时附加特殊的设计使得从用户在通信过程中达到同步。例如，将检测全部频谱空洞所用时间与遍历全部频谱空洞进行信息传输的时间设置为相同的长度，从而只需部分从用户同步即可完成传输。但是，此类方案并未解决以下三个问题：第一，在从系统建立之初，如何实现第一对从用户同步，现有的研究基于部分从用户间已同步的前提进行，所提方案缺乏对此问题的解决方法；第二，不能解决控制信道冲突的问题，由于选择频谱空洞的顺序是预先设计的，从用户无法选择其他频谱空洞以回避冲突；第三，缺乏对控制信道资源利用的量化，大部分研究认为频谱空洞与从发射机一一对应，其余的研究则假设同一频谱空洞可以容纳任意数量的从用户，但这是不切实际的。

综上所述，现有的认知无线电控制信道设计不能保证控制信道的实时可靠。前述的同步假设方案在实现上具有较大难度，而非同步假设方案则缺乏从建立从系统到整个系统稳定运行的整套解决方案。此外，无论同步假设方案或非同步假设方案均未考虑如何尽量减少控制信道所占用的频谱空洞量。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种在认知无线电中获取控制信道资源的方法和装置，不仅能够实现互相通信的从用户之间的时钟同步，还可以保证控制信道的可靠性。

根据本发明的一方面，提出了一种在认知无线电中获取控制信道资源的方法，包括作为发射方的从用户在每个频谱空洞上进行频谱检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；在一频谱空洞上存在从用户形式信号时，发射方通过检测到的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在从用户形式信号时，发射方根据自身的时钟在不存在从用户形式信号的频谱空洞上建立信道建立帧，在信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号以使作为接收方的从用户通过信道建立帧与发射方进行时钟同步并在时钟同步后的下一个访问周期开始通过常规帧互相通信，其中，建立识别信号中包括发射方的身份识别号码；发射方判断其所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧；如果存在，则发射方和接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互，以分别获取对方的身份识别号码和可用的频谱空洞号码；发射方利用自身可用的频谱空洞号码和接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号；发射方将控制信道将使用的频谱空洞号码以及收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号传输给接收方，以使收发双方在确定的频谱空洞上确定的常规帧子帧中传输控制信息。

根据本发明方法的一个实施例，使作为接收方的从用户通过信道建立帧与发射方进行时钟同步的步骤包括在接收方检测到建立识别信号后计算发射方的时钟；接收方根据发射方的时钟在信道建立帧中的接收帧发射信道建立响应信号，其中，信道建立响应信号中包括接收方检测到的可用频谱空洞号码、信令初始化信息以及接收方的身份识别号码；发射方根据自身时钟在信道建立帧中的接收帧中接收信道建立响应信号以实现接收方与发射方的时钟同步。

根据本发明方法的另一实施例，发射方和接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互的步骤包括发射方选择一个空闲的常规帧发射子帧传输发射方的身份识别号码和检测出的发射方可用的频谱空洞号码；接收方接收并解调出发射方的身份识别号码和发射方可用的频谱空洞号码；接收方利用与所选的空闲的常规帧发射子帧对应的常规帧接收子帧传输接收方的身份识别号码和检测出的接收方可用的频谱空洞号码。

根据本发明方法的又一实施例，发射方利用自身可用的频谱空洞号码和接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码的步骤包括根据发射方和接收方各自可用的频谱空洞找出包含最多从用户的频谱空洞；判断是否存在不能使用找出频谱空洞的剩余从用户；如果存在，则继续找出包含最多剩余从用户的频谱空洞，直至不存在剩余从用户；利用找出的频谱空洞组成用于控制信道的最优频谱空洞集合；从最优频谱空洞集合中选取出与从用户对应的频谱空洞用于传输控制信息。

根据本发明方法的再一实施例，在确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号步骤之前，该方法还包括在接收方无法区分两个互不通信的发射方A和发射方B时，如果接收方在第i和第j号子帧上分别收到来自发射方A和发射方B的信号，则接收方将在下一个访问周期的第i-1和第j-1号子帧上分别向发射方A和发射方B反馈信号。

根据本发明的另一方面，还提出了一种在认知无线电中获取控制信道资源的装置，包括频谱检测模块，用于在每个频谱空洞上进行频谱检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；时钟同步模块，与频谱检测模块相连，用于在一频谱空洞上都存在从用户形式信号时，通过检测到的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在从用户形式信号时，作为发射方根据自身的时钟在不存在从用户形式信号的频谱空洞上建立信道建立帧，在信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号以使作为接收方的从用户通过信道建立帧与发射方进行时钟同步并在时钟同步后的下一个访问周期开始通过常规帧互相通信，其中，建立识别信号中包括发射方的身份识别号码；空闲子帧判断模块，与时钟同步模块相连，用于判断发射方所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧；收发方信息交互模块，与空闲子帧判断模块相连，用于在发射方所在的频谱空洞上存在空闲的常规发射子帧的情况下，与接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互，以分别获取对方的身份识别号码和可用的频谱空洞号码；控制信道资源确定模块，与收发方信息交互模块相连，用于利用发射方可用的频谱空洞号码和接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号；控制信道资源传输模块，与控制信道资源确定模块相连，用于将控制信道将使用的频谱空洞号码以及收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号传输给接收方，以使收发双方在确定的频谱空洞上确定的常规帧子帧中传输控制信息。

根据本发明装置的一个实施例，时钟同步模块包括常规帧同步单元，用于在每个频谱空洞上都存在从用户形式信号的情况下，通过检测到的常规帧的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步；信道建立帧同步单元，用于在一频谱空洞上不存在从用户形式信号的情况下，根据发射方的时钟建立信道建立帧，在信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号，并在接收方检测到建立识别信号后，接收接收方根据发射方的时钟在信道建立帧中的接收帧发射的信道建立响应信号以实现接收方与发射方的时钟同步，其中，信道建立响应信号中包括接收方检测到的可用频谱空洞号码、信令初始化信息以及接收方的身份识别号码。

根据本发明装置的另一实施例，收发方信息交互模块包括发射方信息传输单元，用于选择一个空闲的常规帧发射子帧传输发射方的身份识别号码和检测出的发射方可用的频谱空洞号码；接收方信息接收单元，与发射方信息传输单元相连，用于接收接收方利用与所选的空闲的常规帧发射子帧对应的常规帧接收子帧传输的接收方的身份识别号码和检测出的接收方可用的频谱空洞号码。

根据本发明装置的又一实施例，控制信道资源确定模块包括频谱空洞选择模块，用于根据发射方和与接收方各自可用的频谱空洞找出包含最多从用户的频谱空洞；判断模块，与频谱空洞选择模块相连，用于判断是否存在不能使用找出频谱空洞的剩余从用户，如果存在，则继续找出包含最多剩余从用户的频谱空洞，直至不存在剩余从用户；最优频谱资源选择模块，与判断模块相连，用于利用找出的频谱空洞组成用于控制信道的最优频谱空洞集合，并从最优频谱空洞集合中选取出与从用户对应的频谱空洞用于传输控制信息；子帧序号选择单元，用于随机地或根据预定规则确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号。

根据本发明装置的再一实施例，预定规则为在接收方无法区分两个互不通信的发射方A和发射方B时，如果接收方在第i和第j号子帧上分别收到来自发射方A和发射方B的信号，则接收方将在下一个访问周期的第i-1和第j-1号子帧上分别向发射方A和发射方B反馈信号。

本发明提供的在认知无线电中获取控制信道资源的方法和装置，无需为从系统授权新的频谱信道，无需维护从系统的时钟，通过从用户形式信号即可完成从用户之间的时钟同步、相互识别和控制信息的传输。由于每个从用户可能存在多个可用的频谱空洞，所以在某个频谱空洞不可用时，无需从用户之间信道的建立即可以直接使用其他可用的频谱空洞来传输控制信息，在很大程度上保证了控制信息传输的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中：

图1是本发明频谱空洞上各种帧结构的一个实例的示意图。

图2示出本发明的从用户形式信号在多个频谱空洞之间出现规律的一个实例的示意图。

图3是本发明的发射方与多个接收方实现同步的示意图。

图4是本发明方法的一个实施例的流程示意图。

图5是本发明方法的另一实施例的流程示意图。

图6是本发明方法的又一实施例的流程示意图。

图7是本发明方法的再一实施例的流程示意图。

图8是M_SUSH矩阵的一个实例的示意图。

图9是本发明计算最优频谱空洞集的一个实例的流程示意图。

图10示出信道冲突的场景示意图。

图11是本发明已连接用户记录的一个实例的示意图。

图12是本发明时钟匹配算法的一个实例的示意图。

图13是本发明装置的一个实施例的结构示意图。

图14是本发明装置的另一实施例的结构示意图。

图15是本发明装置的又一实施例的结构示意图。

图16是本发明装置的再一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

首先介绍下述实施例中将使用的从用户形式信号、信道建立帧以及常规帧等。

图1是本发明频谱空洞上各种帧结构的一个实例的示意图。

如图1所示，从用户形式信号是便于一从用户识别其他从用户是否存在于某频谱空洞上的信号，该从用户形式信号包括发射帧和接收帧，发射帧和接收帧发射的信号在时域和功率域均应保持特定规律(如图1)以使其他从用户可通过频谱检测来确定该信号来自从用户从而通过解调等方法获取该信号承载的其他从用户信息。

在图1中仅给出了满足从用户形式信号的信道建立帧和常规帧的一个示例，在实际应用中，信道建立帧和常规帧的格式并不限于图1所示的结构。以常规帧为例，在一个常规帧中，可以如图1所示交替地排列多个发射帧和多个接收帧，也可以将常规帧的前半部分定义为发射帧，将后半部分定义为接收帧。

当从用户在某个频谱空洞上未寻找到其他从用户时，该从用户首先使用信道建立帧来发射自己的身份识别号码以便于其他从用户搜索并与该从用户建立通信链路，在作为收发双方的从用户已经通过信道建立帧实现时钟同步后，双方将在下一个访问周期的起始位置利用常规帧来互相通信。当频谱空洞上已经存在其他从用户时，无需在建立信道建立帧，而可以直接利用常规帧与其他从用户进行时钟同步。

信道建立帧可以包括发射帧和接收帧，在发射帧中，由发射方发射建立识别信号，该信号中包括发射方的身份识别号码；在接收帧中，由接收方发射信道建立响应信号，该信号中包括接收方检测到的可用频谱空洞号码、信令初始化信息(例如，接收方优选的控制信道可使用的频谱空洞号)以及接收方的身份识别号码。

“常规帧”的帧长与“信道建立帧”的帧长相同，“常规帧”又可以分为不同数量的“常规发射帧”和“常规接收帧”。“常规发射帧”和“常规接收帧”的数量、各帧的持续时间在本发明中不做具体规定，但其构成的“常规帧”需满足以下要求：第一，由同一个“常规帧”内所有的“常规发射帧”组成的信号时域及功率域的规律须便于从用户通过频谱检测(例如能量检测)识别，使其区别于主用户信号，同一个“常规帧”内所有的“常规接收帧”组成的信号也应满足此要求；第二，“常规发射帧”及“常规接收帧”须在时域划分为等长子帧，分别称为“常规发射子帧”和“常规接收子帧”；第三，同一个“常规帧”内的“常规发射子帧”总数须与“常规接收子帧”总数相等，并且一一对应。每对“常规发射子帧”和“常规接收子帧”可以用于承载不同从用户的信息。发送方和接收方分别在“常规发射子帧”和“常规接收子帧”内发射信号，在发射子帧中，发射方发射自身的身份识别号码和它检测到的可用的频谱空洞号码，在接收子帧中，接收方发射自身的身份识别号码和它检测到的可用的频谱空洞号码。如果在某个频谱空洞上已经存在从用户，另一从用户可以利用检测到的常规帧发射子帧中的信号与该从用户同步。

使用“常规帧”通信的从用户选取一对“常规发射子帧”和“常规接收子帧”传递自身的控制信息。为保持规定的“从用户形式信号”，从用户在它不使用的“常规发射子帧”内发射“空闲信号”，该“空闲信号”在时域和功率域上与从用户的控制信号一同构成前述的“从用户形式信号”以便其他从用户能够辨别该信号为从用户所发射。同时，“空闲信号”的内容须保证与从用户控制信息互不影响，例如，该空闲信号可用是全0、全1或某个伪随机序列，本发明不对“空闲信号”的具体形式做限定。

此外，由于从用户可以通信的频段较宽，且频带内分布不同主用户，所以可以将从用户检测的整个频带划分为N个频谱空洞。从用户需要将所有频谱空洞按照一定顺序排列，并根据此排列顺序将其射频单元的频率调整到对应的频谱空洞上通信。如果某个频谱空洞对于一从用户不可用，则该从用户在该频谱空洞上不做任何处理，进行等待直至按时间顺序切换到下一个频谱空洞。

与现有技术中多频谱空洞间选择通信顺序不同的是，本发明并不限定从用户选择频谱空洞的顺序，只需全部从用户均使用相同的选择顺序即可。

图2示出本发明的从用户形式信号在多个频谱空洞之间出现规律的一个实例的示意图。

如图2所示，“访问周期”是指从用户的射频单元相邻两次设置在同一个频谱空洞上的时间间隔。由于本发明中从用户需要遍历所有频谱空洞，所以从用户在每一个频谱空洞上的访问周期等于“从用户形式信号”持续时间的N倍。

无论频谱空洞使用“信道建立帧”或“常规帧”，从用户在多个信道间均可以根据图3描述的方法获得同步，其同步过程如下：

发射方在某频谱空洞上发射“从用户形式信号”，其他从用户检测该频谱空洞时可以识别到有从用户存在。接收方A为已经在该频谱空洞上与发射方建立通信的用户；接收方B和接收方C为刚刚检测到该空洞上存在从用户形式信号的从用户。不同的是，接收方B检测时该频谱空洞上有空闲的常规发射子帧和常规接收子帧，而接收方C检测时该频谱空洞上所有的常规发射子帧和常规接收子帧均已被占用。

S102，接收方A与发射方同步后根据该频谱空洞上的“从用户形式信号”使用选择的“常规接收子帧”和“常规发射子帧”与发射方进行通信；

S104，与S102相同，根据“访问周期”在相同的频谱空洞上完成与S102相同的操作；

S106，接收方B进行频谱检测，利用从用户形式信号发现发射方，并通过从用户形式信号与发射方进行时钟同步；

S108，接收方B在与发射方同步后根据该频谱空洞上的从用户形式信号使用选择的“常规接收子帧”和“常规发射子帧”与发射方进行通信；

S110，接收方C进行频谱检测，利用从用户形式信号发现发射方，并通过从用户形式信号与发射方进行时钟同步；

S112，接收方C在与发射方同步后发现在该频谱空洞上找不到空闲的“常规接收子帧”和“常规发射子帧”，因而不能与发射方进行通信，但仍根据发射方同步的时间在该频谱空洞上进行周期性的频谱检测，当发现空闲的“常规接收子帧”和“常规发射子帧”时可以通过该空闲的“常规接收子帧”和“常规发射子帧”与发射方进行通信。

从上述同步过程可以看出，一个发射方可以同时与多个接收方同步，在有空闲的常规帧子帧时就可以利用空闲的子帧传输控制信息或业务信息。

接下来分别描述在某个频谱空洞上是如何进行时钟同步以及如何确定传输控制信息将使用的频谱资源。

图4是本发明方法的一个实施例的流程示意图。

如图4所示，该实施例可以包括以下步骤：

S202，作为发射方的从用户在每个频谱空洞上进行频谱(即，能量)检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；

其中，频谱检测即在一定检测时间内计算从用户形式信号的平均能量，该平均能量若低于某预先设定的值则认为该频谱空洞不存在其他从用户，即可以被该从用户使用，否则，表明存在其他从用户。为了保证频谱检测的精度，须将上述检测时间的长度控制在足够小的范围内，从而能精确地检测出持续时间较短、能量较低的主用户形式信号。

在该实施例中，从用户对每个频谱空洞的检测都是独立处理的。举例说明，如果从用户A对5个频谱空洞1-5号进行频谱检测，检测后的结果可能存在以下3种情形：

(1)在5个空洞中的一部分检测到常规帧，另一部分没有检测到从用户形式信号，那么，从用户根据常规帧调整自身的时钟，与已有的其他从用户同步，而在那些没有从用户形式信号的频谱空洞上利用已经更新过的时钟发送建立识别信号，这样通过该从用户取得连接的其他从用户不仅跟该从用户是同步的，也与其他已有从用户同步；

(2)全部频谱空洞都没有从用户形式信号或者都已经存在从用户形式信号，对于没有从用户形式信号的频谱空洞，该从用户发射建立识别信号以便于其他从用户的检测，对于有从用户形式信号的频谱空洞，该从用户则利用常规帧调整自身的时钟以使自身与其他已经存在的从用户同步；

(3)检测到多个从用户形式信号，但承载这些从用户形式信号的常规帧之间不是采用同一个时钟，此时需要通过图10所示的方式来解决该问题。

S204，在一频谱空洞上存在从用户形式信号(例如，每个频谱空洞上都存在从用户)时，发射方通过检测到的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在从用户形式信号时，发射方根据自身的时钟在不存在从用户形式信号的频谱空洞上建立信道建立帧，在信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号以使作为接收方的从用户通过信道建立帧与发射方进行时钟同步并在时钟同步后的下一个访问周期的起始位置通过常规帧互相通信；

在一个实例中，在接收方检测到建立识别信号后根据建立识别信号的位置计算发射方的时钟；接收方根据发射方的时钟在信道建立帧中的接收帧发射信道建立响应信号；发射方根据自身时钟在信道建立帧中的接收帧中接收信道建立响应信号以实现接收方与发射方的时钟同步。

S206，发射方判断其所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧。

S208，如果存在，则发射方和接收方通过一对空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互，以分别获取对方的身份识别号码和可用的频谱空洞号码；

在一个具体实例中，发射方选择一个空闲的常规帧发射子帧传输发射方的身份识别号码和检测出的发射方可用的频谱空洞号码；接收方接收并解调出发射方的身份识别号码和发射方可用的频谱空洞号码；接收方利用与所选的空闲的常规帧发射子帧对应的常规帧接收子帧传输接收方的身份识别号码和检测出的接收方可用的频谱空洞号码，从而使得发射方和接收方均可以获得对方可用的频谱空洞信息。

S210，发射方利用自身可用的频谱空洞号码和接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号；

在一个实例中，可以计算发射方可用的频谱空洞号码与接收方可用的频谱空洞号码的交集，再从该交集中随机选取一个频谱空洞用于传输控制信息；对于控制信息传输将使用的常规帧子帧序号，可以从空闲的常规帧子帧中随机选取一个子帧用来传输控制信息。

在另一实例中，可以根据发射方和接收方各自可用的频谱空洞找出包含最多从用户的频谱空洞；判断是否存在不能使用该找出频谱空洞的剩余从用户；如果存在，则继续找出包含最多剩余从用户的频谱空洞，直至遍历了所有从用户以致不存在剩余从用户；利用找出的频谱空洞组成用于控制信道的最优频谱空洞集合；从最优频谱空洞集合中选取出与每个从用户对应的频谱空洞用于传输其控制信息。

S212，发射方将控制信道将使用的频谱空洞号码以及收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号传输给接收方，以使收发双方在确定的频谱空洞上确定的常规帧子帧中传输控制信息。

该实施例无需为从系统授权新的频谱信道，无需维护从系统的时钟，通过从用户形式信号即可完成从用户之间的时钟同步、相互识别和控制信息的传输。由于每个从用户可能存在多个可用的频谱空洞，所以在某个频谱空洞不可用时，无需从用户之间信道的建立即可以直接使用其他可用的频谱空洞来传输控制信息，在很大程度上保证了控制信息传输的可靠性。此外，该实施例还提供了由从系统建立到从系统正常运行全过程的控制信道选取与控制信息的传输过程。

图5是本发明方法的另一实施例的流程示意图。

如图5所示，该实施例可以包括以下步骤：

S302，作为发射方的从用户在每个频谱空洞上进行频谱检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；

S304，在一频谱空洞上存在从用户形式信号时，发射方通过检测到的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在从用户形式信号时，发射方根据自身的时钟在不存在从用户形式信号的频谱空洞上建立信道建立帧，在信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号以使作为接收方的从用户通过信道建立帧与发射方进行时钟同步并在时钟同步后的下一个访问周期开始通过常规帧互相通信；

S306，发射方判断其所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧；

S308，如果存在，则发射方和接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互，以分别获取对方的身份识别号码和可用的频谱空洞号码；

S310，在接收方无法区分两个互不通信的发射方A和发射方B时，如果接收方在第i和第i号子帧上分别收到来自发射方A和发射方B的信号，则接收方将在下一个访问周期的第i-1和第j-1号子帧上分别向发射方A和发射方B反馈信号；

S312，发射方利用自身可用的频谱空洞号码和接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号，如果收发双方不同步，可以按照S310的步骤确定子帧序号，如果双方同步，则可以在随机选取一个空闲的子帧进行控制信息的传输，并且发射方与接收方所使用的子帧序号相同；

S314，发射方将控制信道将使用的频谱空洞号码以及收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号传输给接收方，以使收发双方在确定的频谱空洞上确定的常规帧子帧中传输控制信息。

该实施例能够解决互相不能通信的从用户在同样频谱空洞发射信息给同一从用户，导致该从用户无法区分两个发射方的问题，通过该实施例使得一个从用户可以与两个不同步(例如，互不通信)的从用户同时通信。

图6是本发明方法的又一实施例的流程示意图。

只有当从用户在其可用的频谱空洞上没有检测到其他从用户的信号时，该从用户才按照“信道建立帧”的格式发送信号。其中，“信道建立帧发射帧”重复发送“建立识别信号”，该信号内容的作用是使其他从用户检测该频谱空洞时可以识别出该从用户的存在并且使其他从用户能够根据检测到的“信道建立帧发射帧”的时间规律确定该从用户的时钟。“信道建立帧接收帧”用于“信道建立帧发射帧”的发射方接收其他从用户的“信道建立响应信号”。与传统的无线通信信令传输中接收确认信号不同的是，该“信道建立响应信号”不仅是单纯的应答信号，还可以包括但不限于“信道建立帧接收帧”的发送方的频谱空洞检测结果及信令初始化信息。一旦从用户通过频谱检测发现某频谱空洞上存在“信道建立帧发射帧”，即可确定发射此信号的从用户的时钟从而确定“信道建立帧接收帧”的起止时刻。从用户在“信道建立帧接收帧”内在该频谱空洞上发射“信道建立响应信号”。相应地，“信道建立帧发射帧”的发送方将接收到“信道建立响应信号”从而建立起该频谱空洞上的第一对从用户间的通信。

上述过程的信令交互流程如图6所示，可以包括以下步骤：

S402，发射方进行频谱检测，在某个频谱空洞上未检测到其他从用户的任何信号；

S404，发射方根据自身的时钟在该频谱空洞上发射“建立识别信号”；

S406，接收方进行频谱检测，在该频谱空洞上检测到“建立识别信号”；

S408，接收方根据多次检测到“建立识别信号”的时刻计算出发射方的时钟，以防止由于一次检测而导致对“建立识别信号”的误检；

S410，接收方根据发射方的时钟在“信道建立帧接收帧”内在该频谱空洞上发射“信道建立响应信号”；

S412，发射方根据自身时钟在“信道建立帧接收帧”检测到“信道建立响应信号”后通信链路建立完毕并实现收发双方的时钟同步，此时发射方已获得接收方的频谱检测信息及控制信道建立所需的其他基本信息，发射方和接收方在上述信息交互过程中，已经根据发射方的时钟实现了作为接收方和发射方的从用户间的同步，在下一个“信道建立帧发射帧”的开始时刻，双方将按照“常规帧”的帧结构互相通信；

S414，发射方发现该频谱空洞中存在空闲的“常规发射子帧”，选择其中一个空闲的发射子帧，用于发送发射方的身份识别号码和发射方检测到的发射方可用的频谱空洞号码；

S416，接收方识别接收到的从用户形式信号中传输的发射方的信息；

S418，接收方利用与S414中所选的空闲常规发射子帧对应的“常规接收子帧”发送“识别响应信号”，其中，该识别响应信号可用包括但不限于接收方的身份识别号码和接收方检测到的其可用的频谱空洞号码；

S420，发射方根据自身可用的频谱空洞号码和在“常规接收子帧”收到的“识别响应信号”中“频谱空洞号码”通过交集运算计算出双方共同可用的频谱空洞，并随机选取一个共同可用的频谱空洞用于传输控制信息；

S422，发射方可以根据该频谱空洞上“常规帧”的发射子帧和接收子帧的使用情况随机选择一对空闲的子帧作为与接收方通信使用的最终子帧序号；

S424，发射方将自身的身份识别号码、选取的用于传输控制信息的频谱空洞和常规帧子帧序号发送给接收方，接收方接收发射方发射的信息，并据此调整到选定频谱空洞的最终子帧上发送控制信息。

图7是本发明方法的再一实施例的流程示意图。

如图7所示，该实施例可以包括以下步骤：

S502，发射方进行频谱检测，识别到某频谱空洞上存在从用户形式信号，并根据该从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步；

S504，发射方发现该频谱空洞中存在空闲的“常规发射子帧”，选择其中一个空闲的发射子帧，用于发送发射方的身份识别号码和发射方检测到的发射方可用的频谱空洞号码；

S506，接收方识别接收到的从用户形式信号中传输的发射方的信息；

S508，接收方利用与S504中所选的空闲常规发射子帧对应的“常规接收子帧”发送“识别响应信号”；

S510，发射方根据自身可用的频谱空洞号码和在“常规接收子帧”收到的“识别响应信号”中“频谱空洞号码”通过下述频谱资源优化算法计算出最优的可用于传输控制信息的频谱空洞集合，再从该集合中选取出与发射方对应的频谱空洞；

S512，发射方可以根据该频谱空洞上“常规帧”的发射子帧和接收子帧使用情况选择一对空闲的子帧作为与接收方通信使用的最终子帧序号，在接收方无法区分两个互不通信的发射方时，其最终子帧序号的确定方法参见下述实例；

S514，发射方将自身的身份识别号码、选取的用于传输控制信息的频谱空洞和常规帧子帧序号发送给接收方，接收方接收发射方传输的信息，并据此调整到选定频谱空洞的最终子帧上发送控制信息。

其中，频谱资源优化算法的一个实例如下：

在常规帧建立足够长时间并且信息传输正确的情况下可以通过下述步骤得到一组频谱空洞数目最少的控制信道，称为最优频谱空洞集，剩余的频谱空洞可供从用户传输业务数据。对于所有从用户，使用最优频谱空洞集作为控制信道可以使更多剩余频谱空洞传输业务数据，从而提高了业务数据的传输速率。

该优化算法将计算一组从用户的最优频谱空洞集，该最优频谱空洞集的元素构成该算法所求的一组最佳频谱空洞。

以S表示从用户总数，s∈[1，S]表示从用户序号。所有从用户组成集合为S。n∈[1，N]表示频谱空洞序号，其中，N为频谱空洞总数。Ω为全部频谱空洞组成的集合。Ψ_s代表从用户s的一组频谱空洞集合，其中，

C_n＝{s|n∈Ψ_s}表示所有可以使用频谱空洞n的从用户的集合。令x＝{n|n≤N}，定义函数SIZE(z)的计算结果为集合z的元素数量，则最优频谱空洞集ζ可以表示为下述公式(1)，公式(1)表示能够连接到所有从用户S并且利用最少频谱空洞的集合：

$\mathrm{\ζ}=\left\{x\right|\underset{y=1}{\overset{\min \left(\mathrm{SIZE}\left(x\right)\right)}{\∪}}{C}_{x\left(y\right)}=S\}---\left(1\right)$

由于对每个从用户来讲，它不能直接获得全部的从用户的信息，因此所形成的最优频谱空洞集是属于该从用户可以连接到的所有从用户的最优频谱空洞集。

具体地，可以通过两个步骤形成最优频谱空洞集：由于每个从用户仅知道与其拥有共同频谱空洞的从用户，所以首先实现共有频谱空洞的从用户间的连通；然后，连通的从用户们再计算局部最优空洞。每个从用户都与其周围的从用户交换频谱空洞信息，从而得出自己的从用户与空洞的匹配矩阵M_SUSH。应该注意到，不同从用户的M_SUSH矩阵可能不同。

理论上，M_SUSH矩阵的行数和列数分别为从用户总数S和频谱空洞总数N，矩阵中的0、1元素分别代表对应行的从用户不能使用对应列的频谱空洞和能使用该空洞两种情况。每个从用户可以建立这样一个矩阵。

图8是M_SUSH矩阵的一个实例的示意图。

如图8所示，在M_SUSH矩阵中，每一行代表一个从用户，每一列代表一个频谱空洞，矩阵中的元素是逻辑“1”和“0”。逻辑“1”表示这一行对应的从用户可以使用这一列对应的频谱空洞，逻辑“0”表示不可以使用这一列对应的频谱空洞。

在从用户交替进行信息收集和连接的过程中，假设从用户SU1是当前用户，其M_SUSH矩阵如图8所示，SU1可通过如下过程得到整个网络的信息：首先，SU1收集其自身的可用频谱空洞，用①表示；然后，SU1连接与其有相同频谱空洞的从用户SU2、SU3和SU6，用②表示；之后，SU1收集前一步连接到的从用户的可用频谱空洞，用③表示；下一步，SU1通过上一步的信息连接到SU3和SU7，用④表示；而后，SU1收集到上一步连接的从用户的信息，用⑤表示。

需要注意的是，因为从用户SU4和SU5与SU1没有共同的频谱空洞，也不能直接或间接的相连通，所以SU4和SU5构成了一个连通集，其余的从用户构成另一个连通集，不同连通集之间一般无法进行通信。但是，当每个连通集中至少有一个从用户可以连接到骨干网时，这个问题可以得到解决。因为在这种情况下，不同连通集中的从用户可以通过骨干网相互连通。在发明中，每个连通集都被看作是一个从系统，而且有各自的最优频谱空洞集。

最后，每个从用户通过如图9所示的最优频谱空洞集算法计算出各自的最优频谱空洞集：

S602，实施该算法的从用户将保存的M_SUSH矩阵赋值给临时矩阵TEMP；

S604，将矩阵TEMP按列求和，得到列和的行向量

从行向量

中找到值最大的元素，该元素在行向量中的序号y表示该从用户可以通过M_SUSH矩阵中第y列所代表的频谱空洞连接到数目最多的从用户，将此频谱空洞序号标记为C_y；

S606，选择此频谱空洞作为控制信道将使用最少的频谱空洞资源，因此将此频谱空洞选为最优频谱空洞集的元素；

S608，找出该频谱空洞C_y所不能连接的用户在M_SUSH矩阵中对应的行，并记为{L_x1，L_x2，…}，为连接这些行对应的从用户，将由{L_x1，L_x2，…}构成的矩阵赋值给TEMP，以便于重复前述步骤；

S610，判断TEMP是否为空，也即判断是否还存在没有连接到的从用户，若有则继续重复前述步骤S604，若无则代表所选出的频谱空洞已经可以连接到所有从用户，该算法结束。

在该实施例中，从用户的控制信息优选使用最优频谱空洞集中的频谱空洞，在主用户占用该最优频谱空洞或从用户位置变化等导致到最优频谱空洞不可用时，无需信道的建立就可以直接使用从用户可用的其他频谱空洞，在很大程度上提高了控制信道的可靠性。

此外，在接收方无法区分两个互不通信的发射方时，确定其最终子帧序号的一个实例如下：

为解决互相不能通信的从用户在同样频谱空洞发送信息给同一个从用户，导致该从用户无法区分两个发射方的问题，在该实例中可以为每个从用户建立“已连接用户序列表”。该序列表记录每个“常规发射子帧”和“常规接收子帧”上的从用户的“身份识别号码”。在多个发射方互不知情的情况下，接收方可以确定与不同发射方通信的子帧序号。

图10示出信道冲突的场景示意图。

如图10所示，首先STA和STB之间无法通信，互相不知道彼此的存在，因而可能在同样的频谱空洞上发送自身的信号形式，且这两个用户之间的信号是不同步的，这将造成SR与STA和STB同时通信的困难。

可以为每个从用户保存一份“已连接用户记录ASSL”，该记录中保存有该从用户在各频谱空洞上通信的其他从用户信息。如图11所示，给出“已连接用户记录”的一个例子，显示了从用户X的“已连接用户记录”中一部分信息。例如，SR有SU-C、SU-V、SU-Z和SU-K，而STs包括SU-X、SU-C、SU-X和SU-V，其中，II代表空闲信号。

时钟匹配方法(Clock Matching Method，CMM)用于对抗上述冲突问题，CMM保证SR回复ST所选择的子帧序号在ST端可以正确识别。如图12所示，给出一实例，其中SU-A和SU-C先给SU-B发送非同步的信号。根据SU-B的时钟，SU-A和SU-C的信号是在SU-B的子帧中间而不是子帧的起始端收到的，假设SU-B分别在SU-B的第i和j号子帧上收到SU-A和SU-C信号，CMM方法将决定SU-B在第i-1和j-1子帧上向SU-A和SU-C反馈信号。

图13是本发明装置的一个实施例的结构示意图。

如图13所示，该实施例的装置10可以包括以下步骤：

频谱检测模块11，用于在每个频谱空洞上进行频谱检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；

时钟同步模块12，与频谱检测模块11相连，用于在一频谱空洞上存在从用户形式信号时，通过检测到的常规帧的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在从用户形式信号时，作为发射方根据自身的时钟在不存在从用户形式信号的频谱空洞上建立信道建立帧，在信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号以使作为接收方的从用户通过信道建立帧与发射方进行时钟同步并在时钟同步后的下一个访问周期开始通过常规帧互相通信，其中，建立识别信号中包括发射方的身份识别号码；

空闲子帧判断模块13，与时钟同步模块12相连，用于判断发射方所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧；

收发方信息交互模块14，与空闲子帧判断模块13相连，用于在发射方所在的频谱空洞上存在空闲的常规发射子帧的情况下，与接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互，以分别获取对方的身份识别号码和可用的频谱空洞号码；

控制信道资源确定模块15，与收发方信息交互模块14相连，用于利用发射方可用的频谱空洞号码和接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号；

控制信道资源传输模块16，与控制信道资源确定模块15相连，用于将控制信道将使用的频谱空洞号码以及收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号传输给接收方，以使收发双方在确定的频谱空洞上确定的常规帧子帧中传输控制信息。

该实施例无需为从系统授权新的频谱信道，无需维护从系统的时钟，通过从用户形式信号即可完成从用户之间的时钟同步、相互识别和控制信息的传输。由于每个从用户可能存在多个可用的频谱空洞，所以在某个频谱空洞不可用时，无需从用户之间信道的建立即可以直接使用其他可用的频谱空洞来传输控制信息，在很大程度上保证了控制信息传输的可靠性。

图14是本发明装置的另一实施例的结构示意图。

如图14所示，与图13中的实施例相比，该实施例的装置20中的时钟同步模块21可以包括：

常规帧同步单元211，用于在每个频谱空洞上都存在从用户形式信号的情况下，通过检测到的常规帧的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步；

信道建立帧同步单元212，用于在一频谱空洞上不存在从用户形式信号的情况下，根据发射方的时钟建立信道建立帧，在信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号，并在接收方检测到建立识别信号后，接收接收方根据发射方的时钟在信道建立帧中的接收帧发射的信道建立响应信号以实现接收方与发射方的时钟同步，其中，信道建立响应信号中包括接收方检测到的可用频谱空洞号码、信令初始化信息以及接收方的身份识别号码。

该实施例可以利用常规帧或信道建立帧实现从用户之间的时钟同步。

图15是本发明装置的又一实施例的结构示意图。

如图15所示，与图13中的实施例相比，该实施例的装置30中的收发方信息交互模块31可以包括：

发射方信息传输单元311，用于选择一个空闲的常规帧发射子帧传输发射方的身份识别号码和检测出的发射方可用的频谱空洞号码；

接收方信息接收单元312，与发射方信息传输单元311相连，用于接收接收方利用与所选的空闲的常规帧发射子帧对应的常规帧接收子帧传输的接收方的身份识别号码和检测出的接收方可用的频谱空洞号码。

图16是本发明装置的再一实施例的结构示意图。

如图16所示，与图13中的实施例相比，该实施例的装置40中的控制信道资源确定模块41可以包括：

频谱空洞选择模块411，用于根据发射方和与接收方各自可用的频谱空洞找出包含最多从用户的频谱空洞；

判断模块412，与频谱空洞选择模块411相连，用于判断是否存在不能使用找出频谱空洞的剩余从用户，如果存在，则继续找出包含最多剩余从用户的频谱空洞，直至不存在剩余从用户；

最优频谱资源选择模块413，与判断模块412相连，用于利用找出的频谱空洞组成用于控制信道的最优频谱空洞集合，并从最优频谱空洞集合中选取出与从用户对应的频谱空洞用于传输控制信息；

子帧序号选择单元414，用于随机地或根据预定规则确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号。

其中，预定规则为在接收方无法区分两个互不通信的发射方A和发射方B时，如果接收方在第i和第j号子帧上分别收到来自发射方A和发射方B的信号，则接收方将在下一个访问周期的第i-1和第j-1号子帧上分别向发射方A和发射方B反馈信号。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种在认知无线电中获取控制信道资源的方法，其特征在于，包括：

作为发射方的从用户在每个频谱空洞上进行频谱检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；

在一频谱空洞上存在从用户形式信号时，所述发射方通过检测到的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在从用户形式信号时，所述发射方根据自身的时钟在不存在从用户形式信号的频谱空洞上建立信道建立帧，在所述信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号以使作为接收方的从用户通过所述信道建立帧与所述发射方进行时钟同步并在时钟同步后的下一个访问周期开始通过常规帧互相通信，其中，所述建立识别信号中包括发射方的身份识别号码；

所述发射方判断其所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧；

如果存在，则所述发射方和所述接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互，以分别获取对方的身份识别号码和可用的频谱空洞号码；

所述发射方利用自身可用的频谱空洞号码和所述接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号；

所述发射方将所述控制信道将使用的频谱空洞号码以及收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号传输给所述接收方，以使收发双方在确定的频谱空洞上确定的常规帧子帧中传输控制信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使作为接收方的从用户通过所述信道建立帧与所述发射方进行时钟同步的步骤包括：

在所述接收方检测到所述建立识别信号后计算所述发射方的时钟；

所述接收方根据所述发射方的时钟在所述信道建立帧中的接收帧发射信道建立响应信号，其中，所述信道建立响应信号中包括所述接收方检测到的可用频谱空洞号码、信令初始化信息以及接收方的身份识别号码；

所述发射方根据自身时钟在所述信道建立帧中的接收帧中接收所述信道建立响应信号以实现所述接收方与所述发射方的时钟同步。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射方和所述接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互的步骤包括：

所述发射方选择一个空闲的常规帧发射子帧传输所述发射方的身份识别号码和检测出的所述发射方可用的频谱空洞号码；

所述接收方接收并解调出所述发射方的身份识别号码和所述发射方可用的频谱空洞号码；

所述接收方利用与所选的空闲的常规帧发射子帧对应的常规帧接收子帧传输所述接收方的身份识别号码和检测出的所述接收方可用的频谱空洞号码。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射方利用自身可用的频谱空洞号码和所述接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码的步骤包括：

根据所述发射方和所述接收方各自可用的频谱空洞找出包含最多从用户的频谱空洞；

判断是否存在不能使用找出频谱空洞的剩余从用户；

如果存在，则继续找出包含最多剩余从用户的频谱空洞，直至不存在剩余从用户；

利用找出的频谱空洞组成用于控制信道的最优频谱空洞集合；

从所述最优频谱空洞集合中选取出与从用户对应的频谱空洞用于传输控制信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号步骤之前，所述方法还包括：

在所述接收方无法区分两个互不通信的发射方A和发射方B时，如果所述接收方在第i和第j号子帧上分别收到来自发射方A和发射方B的信号，则所述接收方将在下一个访问周期的第i-1和第j-1号子帧上分别向发射方A和发射方B反馈信号。

6.一种在认知无线电中获取控制信道资源的装置，其特征在于，包括：

频谱检测模块，用于在每个频谱空洞上进行频谱检测，判断每个频谱空洞上是否存在从用户形式信号；

时钟同步模块，与所述频谱检测模块相连，用于在一频谱空洞上存在从用户形式信号时，通过检测到的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步，在一频谱空洞上不存在从用户形式信号时，作为发射方根据自身的时钟在不存在从用户形式信号的频谱空洞上建立信道建立帧，在所述信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号以使作为接收方的从用户通过所述信道建立帧与所述发射方进行时钟同步并在时钟同步后的下一个访问周期开始通过常规帧互相通信，其中，所述建立识别信号中包括发射方的身份识别号码；

空闲子帧判断模块，与所述时钟同步模块相连，用于判断发射方所在的频谱空洞上是否存在空闲的常规帧发射子帧；

收发方信息交互模块，与所述空闲子帧判断模块相连，用于在发射方所在的频谱空洞上存在空闲的常规发射子帧的情况下，与所述接收方通过空闲的常规帧发射子帧和常规帧接收子帧进行信息交互，以分别获取对方的身份识别号码和可用的频谱空洞号码；

控制信道资源确定模块，与所述收发方信息交互模块相连，用于利用发射方可用的频谱空洞号码和所述接收方可用的频谱空洞号码确定控制信道将使用的频谱空洞号码，并确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号；

控制信道资源传输模块，与所述控制信道资源确定模块相连，用于将所述控制信道将使用的频谱空洞号码以及收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号传输给所述接收方，以使收发双方在确定的频谱空洞上确定的常规帧子帧中传输控制信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述时钟同步模块包括：

常规帧同步单元，用于在每个频谱空洞上都存在从用户形式信号的情况下，通过检测到的常规帧的从用户形式信号与作为接收方的从用户进行时钟同步；

信道建立帧同步单元，用于在一频谱空洞上不存在从用户形式信号的情况下，根据发射方的时钟建立信道建立帧，在所述信道建立帧的发射帧中发射建立识别信号，并在所述接收方检测到所述建立识别信号后，接收所述接收方根据所述发射方的时钟在所述信道建立帧中的接收帧发射的信道建立响应信号以实现所述接收方与所述发射方的时钟同步，其中，所述信道建立响应信号中包括所述接收方检测到的可用频谱空洞号码、信令初始化信息以及接收方的身份识别号码。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述收发方信息交互模块包括：

发射方信息传输单元，用于选择一个空闲的常规帧发射子帧传输所述发射方的身份识别号码和检测出的所述发射方可用的频谱空洞号码；

接收方信息接收单元，与所述发射方信息传输单元相连，用于接收所述接收方利用与所选的空闲的常规帧发射子帧对应的常规帧接收子帧传输的所述接收方的身份识别号码和检测出的所述接收方可用的频谱空洞号码。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制信道资源确定模块包括：

频谱空洞选择模块，用于根据所述发射方和与所述接收方各自可用的频谱空洞找出包含最多从用户的频谱空洞；

判断模块，与所述频谱空洞选择模块相连，用于判断是否存在不能使用找出频谱空洞的剩余从用户，如果存在，则继续找出包含最多剩余从用户的频谱空洞，直至不存在剩余从用户；

最优频谱资源选择模块，与所述判断模块相连，用于利用找出的频谱空洞组成用于控制信道的最优频谱空洞集合，并从所述最优频谱空洞集合中选取出与从用户对应的频谱空洞用于传输控制信息；

子帧序号选择单元，用于随机地或根据预定规则确定收发双方进行控制信息传输将使用的常规帧子帧序号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预定规则为在所述接收方无法区分两个互不通信的发射方A和发射方B时，如果所述接收方在第i和第j号子帧上分别收到来自发射方A和发射方B的信号，则所述接收方将在下一个访问周期的第i-1和第j-1号子帧上分别向发射方A和发射方B反馈信号。

Images