CN105072639A - 一种基于传感器网络的认知无线电体系架构 - Google Patents

一种基于传感器网络的认知无线电体系架构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于传感器网络的认知无线电体系架构，能够减少跨层传输的延时。所述架构基于移动网络基站侧多模共站和OSI七层体系结构的特点，将各层的认知功能集成于一个新的智能认知层，智能认知层包括：频谱感知模块、感知信息交换接口、数据融合单元、认知无线链路控制模块、认知无线安全模块、信道切换模块及流量控制模块；数据融合单元，用于对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析；认知无线链路控制模块，用于根据数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果，对认知用户无线链路进行操作；信道切换模块，用于对物理信道进行切换；流量控制模块，用于进行流量控制。本发明适用于无线通信技术领域。

Description

一种基于传感器网络的认知无线电体系架构
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种基于传感器网络的认知无线电体系架构。
背景技术
近年来，随着无线应用的范围不断扩展，频谱资源的稀缺成为了无线通信研究领域无法回避的重要问题，现有的无线通信中大多采用固定分配的方式来分配频谱，这种分配方式的频谱利用率极低，不符合日益发展的无线通信的需要。为了解决频谱资源匮乏和频谱利用率低的问题，JosephMitola博士提出的认知无线电的概念。认知无线电的基本出发点就是：使未经授权的无线通信设备(所述未经授权的无线通信设备也称为认知用户或(CognitiveRadio，CR)用户可以动态地发现特定授权频段内的空闲频谱资源，在不影响授权用户的情况下合理利用这些频谱资源，从而在大幅度提高频谱利用率的同时保持可靠的通信能力。
采用认知无线电技术的认知无线电网络，由于其独特的频谱复用性和巨大的覆盖范围，呈现出一些不同于以往传统网络的特点：在多系统共存条件下，分配无线资源，用户间的连接需要进行有效的控制和管理，同时满足延迟和贷款的要求，实现数据传输调度；系统应该具有多信道支持能力；系统面临共存问题，即对授权用户系统的干扰问题和对重叠区、部分重叠区内认知无线电网络的共存问题。基于这些特点，学术界和工业界已经提出了一些适用于认知无线电网络的协议体系架构，其中，包括CORVUS系统、XG项目、WRAN协议体系、集中式宽带认知无线电频谱池系统等，这些认知无线电体系架构都有各自的特点且都解决了认知无线电领域的一些技术难题，但是，现有的认知无线电体系架构都需要跨层传输感知数据，使得数据交互繁琐，且导致数据延时大且实现困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于传感器网络的认知无线电体系架构，以解决现有技术所存在的需跨层传输感知数据，导致数据交互繁琐、延时大且实现困难的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于传感器网络的认知无线电体系架构，基于移动网络基站侧多模共站和OSI七层体系结构的特点，将各层的认知功能集成于一个新的智能认知层，所述智能认知层包括：频谱感知模块、感知信息交换接口、数据融合单元、认知无线链路控制模块、认知无线安全模块、信道切换模块及流量控制模块；
所述数据融合单元，用于对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，并将分析结果发送给认知无线安全模块和认知无线链路控制模块；
所述认知无线安全模块，用于对数据融合单元发来的结果进行分析处理，并将分析结果发送至认知无线链路控制模块；
所述认知无线链路控制模块，用于根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果，对认知用户无线链路进行操作，并向信道切换模块发送无线链路控制信息；
所述信道切换模块，用于根据认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息对物理信道进行切换，并将信道切换消息发送至流量控制模块；
所述流量控制模块，用于根据接收到的信道切换消息进行流量控制。
优选地，所述频谱感知模块，用于对认知用户所有可用的频谱进行感知，并将所述感知信息上传至所述数据融合单元；
其中，在认知节点，所述频谱感知模块将不间断地对认知用户所有可用的频谱进行感知；
所述感知信息包括：当前认知节点所在位置、认知用户可使用的空闲频谱以及认知节点对授权用户的感知信息。
优选地，所述感知信息交换接口作为授权基站和认知基站的信息交换接口；
所述感知信息交换接口，用于接收授权基站发来的授权用户测量信息，并将所述授权用户测量信息上传至所述数据融合单元，所述授权用户测量信息包括：授权用户的位置信息及授权用户所在的频谱信息。
优选地，所述数据融合单元，用于通过数据融合算法对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，并将分析结果发送给认知无线安全模块和认知无线链路控制模块，其中，所述分析结果包括：认知用户能接入的空闲频谱。
优选地，所述认知无线安全模块，用于在认知基站侧，对接收到的来自数据融合单元的信息进行存储和分析，并将分析结果发送至无线链路控制模块，所述分析结果包括：虚假感知信息和恶意攻击用户。
优选地，所述认知无线链路控制模块，用于根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果，并基于物理层的信道估计结果对认知用户无线链路进行操作；
所述对认知用户无线链路进行操作包括：
当授权频段没有授权用户时，则对认知用户建立认知用户无线链路，并向信道切换模块发送无线链路控制信息通知所述信道切换模块进行物理信道切换；
当授权频段已存在认知用户无线链路且授权用户要接入到该信道时，则通过数据链路层将所述认知用户无线链路重配到其他空闲频段，并删除所述信道上的所述认知用户无线链路。
优选地，所述信道切换模块，用于根据接收到的认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息中所携带的频谱信息对物理信道进行切换，并将信道切换消息发送至流量控制模块。
优选地，所述流量控制模块，根据接收到的信道切换模块发来的信道切换信息，通过预设的认知无线电传输层协议进行流量控制，所述预设的认知无线电传输层协议包括：TCP-Cog协议。
优选地，所述物理层包括：数据发送和接收模块和信道估计模块；
所述数据发送和接收模块，用于将从数据链路层的媒体接入控制模块接收到的有效数据进行处理后发送到无线射频单元，还用于将从无线射频单元接收到有效数据进行处理后发送到数据链路层的媒体接入控制模块，所述处理包括：对接收到有效数据进行编解码及调制解调；
所述信道估计模块，用于对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计，并将信道估计结果发送给数据链路层的媒体接入控制模块；在认知用户进行数据传输时，还用于对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计。
优选地，所述数据链路层的媒体接入控制模块，用于通过信道估计模块的信道估计结果确定传输参数，所述传输参数包括：比特率、发射功率；还用于将接收到的物理层的比特流组建成帧并进行错误校验，并根据不同的数据类型提供不同的传输服务，将上行调度信息上报网络层的路由模块；还用于在认知基站侧，对不同认知用户的优先级进行处理，通过传输格式的选择，对传输使用的调制方式和编码速率进行选择；
所述网络层的路由模块，用于路由选择。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过基于移动网络基站侧多模共站的特点，从OSI七层体系结构优化出发，将各层的认知功能集成于一个新的智能认知层，在该智能认知层实现频谱感知，频谱分配，无线网络安全等功能，具体的，首先，通过数据融合单元对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，能够确定当前网络授权用户状态、认知用户状态与空口环境，其次，通过认知无线安全模块对来自数据融合单元的融合分析结果进行分析来挖掘虚假感知信息和攻击用户，从而提高认知无线网络的安全性，再通过认知无线链路控制模块根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果对认知用户无线链路进行操作，并向信道切换模块发送无线链路控制信息，接着，通过信道切换模块根据认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息对物理信道进行切换，最后通过流量控制模块根据接收到的信道切换模块发来的信道切换消息进行流量控制，以提高系统的传输效率。这样，本发明从OSI七层体系结构优化出发，将各层的认知功能整合到同一智能认知层，避免了跨层交互信息的复杂处理，能够降低跨层延时，同时提高了网络的实用性、可行性和认知无线电网络吞吐量，从能够优化认知无线电网络的性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于传感器网络的认知无线电体系架构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于传感器网络的认知无线电网络架构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的需跨层传输感知数据，导致数据交互繁琐、延时大且实现困难的问题，提供一种基于传感器网络的认知无线电体系架构。
实施例一
参看图1所示，本发明实施例提供的基于传感器网络的认知无线电体系架构，基于移动网络基站侧多模共站和开放式系统互联(OpenSystemInterconnection，OSI)七层体系结构的特点，将各层的认知功能集成于一个新的智能认知层，所述智能认知层包括：频谱感知模块(SpectrumSensing，SS)、感知信息交换接口(SenseInformationExchangeInterface，SIEI)、数据融合单元(DataFusionUnit，DFU)、认知无线链路控制模块(CognitiveRadioLinkControl，CRLC)、认知无线安全模块(CognitiveRadioSecurity，CRS)、信道切换模块(ChannelSwitching，CS)及流量控制模块(FlowControl，FC)；
所述数据融合单元，用于对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，并将分析结果发送给认知无线安全模块和认知无线链路控制模块；
所述认知无线安全模块，用于对数据融合单元发来的结果进行分析处理，并将分析结果发送至认知无线链路控制模块；
所述认知无线链路控制模块，用于根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果，对认知用户无线链路进行操作，并向信道切换模块发送无线链路控制信息；
所述信道切换模块，用于根据认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息对物理信道进行切换，并将信道切换消息发送至流量控制模块；
所述流量控制模块，用于根据接收到的信道切换消息进行流量控制。
本发明实施例所述的基于传感器网络的认知无线电体系架构，通过基于移动网络基站侧多模共站的特点，从OSI七层体系结构优化出发，将各层的认知功能集成于一个新的智能认知层，在该智能认知层实现频谱感知，频谱决策，频谱分配，无线网络安全等功能，具体的，首先，通过数据融合单元对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，能够确定当前网络授权用户状态、认知用户状态与空口环境，其次，通过认知无线安全模块对来自数据融合单元的融合分析结果进行分析来挖掘虚假感知信息和攻击用户，从而提高认知无线网络的安全性，再通过认知无线链路控制模块根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果对认知用户无线链路进行操作，并向信道切换模块发送无线链路控制信息，接着，通过信道切换模块根据认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息对物理信道进行切换，最后通过流量控制模块根据接收到的信道切换模块发来的信道切换消息进行流量控制，以提高系统的传输效率。这样，本发明从OSI七层体系结构优化出发，将各层的认知功能整合到同一智能认知层，对认知功能进行集中处理，避免了跨层交互信息的复杂处理，能够降低跨层延时，同时提高了网络的实用性、可行性和认知无线电网络吞吐量，从能够优化认知无线电网络的性能。
为了更好地理解本发明，先对认知无线电网络进行简要说明：
参看图2所示，本发明实施例中，认知无线电网络架构被分为授权网络和认知无线电(CognitiveRadio，CR)网络，授权网络即指现有的网络，授权用户是拥有指定授权频段使用权的用户，授权用户的操作被授权基站控制，由于授权用户具有频谱接入优先权，且不能被非授权用户所影响，因此，CR用户(CR用户也称为认知用户)等非授权用户在该授权频段接入时需要考虑授权频段上是否有授权用户的存在，即需要频谱感知、频谱决策、频谱分配、认知安全等功能。
为了更好地理解本发明，再对移动网络基站进行简要说明：
随着移动通信技术越来越成熟稳定，且越来越多的移动通信运营商和设备商都在着力打造支持多模的终端和基站，这种多模集中式基站同时支持多个制式，如时分同步码分多址(TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess，TD-SCDMA)、宽带码分多址(WidebandCodeDivisionMultipleAccess，WCDMA)、分时长期演进(TimeDivision-LongTermEvolution，TD-LTE)、频分双工长期演进(LongTermEvolution-FrequencyDivisionDual，LTE-FDD)等，一个基站有多种制式的基带板，同时无线射频单元(RadioRemoteUnit)，RRU)也能支持多频段。根据各移动制式通信系统协议，移动网络基站侧都在对空口环境进行测量，其中包括公共测量和专用测量，而这些测量信息中又包括有移动用户的相关测量信息。
本发明实施例中，基于移动网络基站侧多模共站和周期性对移动用户做测量的这两个特点，本发明提出了认知无线电基站与多模移动网络基站共站的设计方法，例如，可以在多模移动网络基站上加入认知无线网络的基带板，复用移动网络基站的RRU，并在认知基站侧加入感知信息交换接口，参看图2所示，通过感知信息交换接口获取授权基站的授权用户的测量信息，将此测量信息通过感知信息交换接口发送给认知基站的数据融合单元分析，这样既节省了认知网络布网的成本又有效利用了授权基站的测量信息，使对频谱感知结果更加准确。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述频谱感知模块，用于对认知用户所有可用的频谱进行感知，并将所述感知信息上传至所述数据融合单元；
其中，在认知节点，所述频谱感知模块将不间断地对认知用户所有可用的频谱进行感知；
所述感知信息包括：当前认知节点所在位置、认知用户可使用的空闲频谱以及认知节点对授权用户的感知信息。
本发明实施例中，所述频谱感知模块的主要功能是对所有可用的频谱信息进行感知，例如，可以通过位置检测、能量检测等感知方法对所有可用的频谱进行感知，并将感知到的信息上报给数据融合单元，由数据融合单元对接收到的感知信息进行融合分析，其中，所述感知信息包括：当前认知节点所在位置、认知用户可使用的空闲频谱以及认知节点对授权用户的感知信息；在认知节点，所述频谱感知模块将不间断地对认知用户所有可用的频谱进行感知，以防止认知用户对授权用户造成干扰。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述感知信息交换接口作为授权基站和认知基站的信息交换接口；
所述感知信息交换接口，用于接收授权基站发来的授权用户测量信息，并将所述授权用户测量信息上传至所述数据融合单元，所述授权用户测量信息包括：授权用户的位置信息及授权用户所在的频谱信息。
本发明实施例中，所述感知信息交换接口作为授权基站和认知基站的信息交换接口，所述感知信息交换接口模块存在于集中式网络结构的认知基站，用于接收来自授权基站的发来的授权用户的测量信息，其中，所述授权用户的测量信息包括：授权用户的位置信息及授权用户所在的频谱信息等授权用户感知信息，并将所述授权用户感知信息上报给数据融合单元，由所述数据融合单元对授权用户感知信息进行智能融合分析，从而确定认知用户可接入的空闲频段。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述数据融合单元，用于通过数据融合算法对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，并将分析结果发送给认知无线安全模块和认知无线链路控制模块，其中，所述分析结果包括：认知用户能接入的空闲频谱。
本发明实施例中，所述数据融合单元处于集中式网络架构的认知基站侧，作为感知信息分析处理的核心模块，主要用于通过一定的数据融合算法对来自频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，从而能够更准确、更高效地确定授权频谱状态，并按照认知无线链路控制模块和认知无线安全模块所需的感知信息类型，将融合分析后的感知信息有选择地分别发送给相应的模块进行后续处理。例如，所述数据融合单元可以通过人工智能、大数据、数据挖掘等先进技术对来自频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行处理分析，根据分析后的感知信息能够确定认知用户可接入的空闲频段。
本发明实施例中，所述数据融合单元还用于协调智能认知层中各个认知子模之间的关系，实现感知信息的共享和优化，最终达到优化认知无线电网络性能的目的。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述认知无线安全模块，用于在认知基站侧，对接收到的来自数据融合单元的信息进行存储和分析，并将分析结果发送至无线链路控制模块，所述分析结果包括：虚假感知信息和恶意攻击用户。
本发明实施例中，所述认知无线安全模块处于集中式网络架构的认知基站侧，主要用于分析处理来自数据融合单元的感知信息。例如，可以在认知基站侧，首先对接收到的来自数据融合单元的信息进行存储，再通过数据挖掘等技术对存储的多用户、多帧的感知信息分析，挖掘虚假感知信息和恶意攻击用户，并将分析结果发送给认知无线链路控制模块来对认知用户无线链路进行控制，从而提高认知无线电网络的安全性能。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述认知无线链路控制模块，用于根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果，并基于物理层的信道估计结果对认知用户无线链路进行操作；
所述对认知用户无线链路进行操作包括：
当授权频段没有授权用户时，则对认知用户建立认知用户无线链路，并向信道切换模块发送无线链路控制信息通知所述信道切换模块进行物理信道切换；
当授权频段已存在认知用户无线链路且授权用户要接入到该信道时，则通过数据链路层将所述认知用户无线链路重配到其他空闲频段，并删除所述信道上的所述认知用户无线链路。
本发明实施例中，所述认知无线链路控制模块，用于负责认知用户与认知基站的无线链路的建立和维护。所述认知无线链路控制模块根据接收到的来自数据融合单元融合分析后的感知信息和认知无线安全模块的分析结果，并物理层的信道估计结果对认知用户无线链路进行操作(所述操作包括：建立认知用户无线链路，删除认知用户无线链路和重配认知用户无线链路)，并将认知无线链路控制模块生成的无线链路控制信息发送至信道切换模块，由所述信道切换模块进行物理信道切换。
本发明实施例中，当授权频段没有授权用户时，则对认知用户建立认知用户无线链路，并向信道切换模块发送无线链路控制信息通知所述信道切换模块进行物理信道切换；当授权频段已存在认知用户无线链路且授权用户要接入到该信道时，则需要通过数据链路层将认知用户的认知用户无线链路重配到其他信道环境好的空闲信道，并删除所述信道上的所述认知用户无线链路，，释放当前空口资源，以免对授权用户造成干扰。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述信道切换模块，用于根据接收到的认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息中所携带的频谱信息对物理信道进行切换，并将信道切换消息发送至流量控制模块。
本发明实施例中，所述信道切换模块，主要用于根据收到的认知无线链路控制模块发来的认知无线链路控制信息中所携带的频谱信息对物理信道进行切换，同时将信道切换消息发送给流量控制模块以进行流量控制，以提高系统效率传输效率。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述流量控制模块，根据接收到的信道切换模块发来的信道切换信息，通过预设的认知无线电传输层协议进行流量控制，所述预设的认知无线电传输层协议包括：TCP-Cog协议。
本发明实施例中，所述流量控制模块，用于接收信道切换模块的发来的信道切换信息，通过特定的认知无线电传输层协议(所述认知无线电传输层协议包括：TCP-Cog协议)进行流量控制，从而避免将信道切换时所耗费的时间误判为拥塞等待超时，然后将此类丢包误判为重传丢包，引起不必要的重传和窗口减少，有利于提高认知无线电网络吞吐量和系统效率。
本发明实施例中，TCP-Cog(TransmissionControlProtocol–Cognitive)是一种基于传输预判与慢启动门限值(SlowStartThreshold，SSThresh)的自适应调整的传输层协议。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述物理层包括：数据发送和接收模块和信道估计模块；
所述数据发送和接收模块，用于将从数据链路层的媒体接入控制模块接收到的有效数据进行处理后发送到无线射频单元，还用于将从无线射频单元接收到有效数据进行处理后发送到数据链路层的媒体接入控制模块，所述处理包括：对接收到有效数据进行编解码及调制解调；
所述信道估计模块，用于对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计，并将信道估计结果发送给数据链路层的媒体接入控制模块；在认知用户进行数据传输时，还用于对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计。
本发明实施例中，所述物理层包括：数据发送和接收模块(DataTransmiting&Receiving，DT&R)和信道估计模块(ChannelQualityEstimation，CQE)。
本发明实施例中，所述数据发送和接收模块主要用于实现数据的发送和接收功能，并实现编解码和调制解调功能，其中，数据发送是指将从数据链路层的媒体接入控制模块(MediumAccessControl，MAC)接收到的有效数据进行处理后发送到无线射频单元；数据接收，是指将从无线射频单元接收有效传输数据进行处理后发送到MAC。
本发明实施例中，所述信道估计模块，用于对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计，并将信道估计结果发送给MAC，由MAC根据信道估计模块的信道估计结果来决定传输参数(如比特率、发射功率等)；在认知用户进行数据传输时，所述信道估计模块仍要对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计。
在前述基于传感器网络的认知无线电体系架构的具体实施方式中，可选地，所述数据链路层的媒体接入控制模块，用于通过信道估计模块的信道估计结果确定传输参数，所述传输参数包括：比特率、发射功率；还用于将接收到的物理层的比特流组建成帧并进行错误校验，并根据不同的数据类型提供不同的传输服务，将上行调度信息上报网络层的路由模块；还用于在认知基站侧，对不同认知用户的优先级进行处理，通过传输格式的选择，对传输使用的调制方式和编码速率进行选择；
所述网络层的路由模块，用于路由选择。
本发明实施例中，所述数据链路层的MAC，用于把物理层的比特流组建成帧并进行错误校验，还用于根据不同的数据类型提供不同的传输服务，并将上行调度信息上报至网络层的路由模块；在认知基站侧，还用于对多个认知用户的优先级进行处理，通过传输格式的选择，对传输使用的调制方式和编码速率进行选择等。其中，所述网络层的路由模块，主要用于路由选择。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于传感器网络的认知无线电体系架构，其特征在于，基于移动网络基站侧多模共站和OSI七层体系结构的特点，将各层的认知功能集成于一个新的智能认知层，所述智能认知层包括：频谱感知模块、感知信息交换接口、数据融合单元、认知无线链路控制模块、认知无线安全模块、信道切换模块及流量控制模块；
所述数据融合单元，用于对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，并将分析结果发送给认知无线安全模块和认知无线链路控制模块；
所述认知无线安全模块，用于对数据融合单元发来的结果进行分析处理，并将分析结果发送至认知无线链路控制模块；
所述认知无线链路控制模块，用于根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果，对认知用户无线链路进行操作，并向信道切换模块发送无线链路控制信息；
所述信道切换模块，用于根据认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息对物理信道进行切换，并将信道切换消息发送至流量控制模块；
所述流量控制模块，用于根据接收到的信道切换消息进行流量控制。
2.根据权利要求1所述的体系架构，其特征在于，所述频谱感知模块，用于对认知用户所有可用的频谱进行感知，并将所述感知信息上传至所述数据融合单元；
其中，在认知节点，所述频谱感知模块将不间断地对认知用户所有可用的频谱进行感知；
所述感知信息包括：当前认知节点所在位置、认知用户可使用的空闲频谱以及认知节点对授权用户的感知信息。
3.根据权利要求1所述的体系架构，其特征在于，所述感知信息交换接口作为授权基站和认知基站的信息交换接口；
所述感知信息交换接口，用于接收授权基站发来的授权用户测量信息，并将所述授权用户测量信息上传至所述数据融合单元，所述授权用户测量信息包括：授权用户的位置信息及授权用户所在的频谱信息。
4.根据权利要求1所述的体系架构，其特征在于，所述数据融合单元，用于通过数据融合算法对频谱感知模块和感知信息交换接口发来的感知信息进行融合分析，并将分析结果发送给认知无线安全模块和认知无线链路控制模块，其中，所述分析结果包括：认知用户能接入的空闲频谱。
5.根据权利要求1所述的体系架构，其特征在于，所述认知无线安全模块，用于在认知基站侧，对接收到的来自数据融合单元的信息进行存储和分析，并将分析结果发送至无线链路控制模块，所述分析结果包括：虚假感知信息和恶意攻击用户。
6.根据权利要求1所述的体系架构，其特征在于，所述认知无线链路控制模块，用于根据接收到的数据融合单元和认知无线安全模块的分析结果，并基于物理层的信道估计结果对认知用户无线链路进行操作；
所述对认知用户无线链路进行操作包括：
当授权频段没有授权用户时，则对认知用户建立认知用户无线链路，并向信道切换模块发送无线链路控制信息通知所述信道切换模块进行物理信道切换；
当授权频段已存在认知用户无线链路且授权用户要接入到该信道时，则通过数据链路层将所述认知用户无线链路重配到其他空闲频段，并删除所述信道上的所述认知用户无线链路。
7.根据权利要求1所述的体系架构，其特征在于，所述信道切换模块，用于根据接收到的认知无线链路控制模块发来的无线链路控制信息中所携带的频谱信息对物理信道进行切换，并将信道切换消息发送至流量控制模块。
8.根据权利要求1所述的体系架构，其特征在于，所述流量控制模块，根据接收到的信道切换模块发来的信道切换信息，通过预设的认知无线电传输层协议进行流量控制，所述预设的认知无线电传输层协议包括：TCP-Cog协议。
9.根据权利要求6所述的体系架构，其特征在于，所述物理层包括：数据发送和接收模块和信道估计模块；
所述数据发送和接收模块，用于将从数据链路层的媒体接入控制模块接收到的有效数据进行处理后发送到无线射频单元，还用于将从无线射频单元接收到有效数据进行处理后发送到数据链路层的媒体接入控制模块，所述处理包括：对接收到有效数据进行编解码及调制解调；
所述信道估计模块，用于对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计，并将信道估计结果发送给数据链路层的媒体接入控制模块；在认知用户进行数据传输时，还用于对认知基站与认知用户间的信道质量进行估计。
10.根据权利要求9所述的体系架构，其特征在于，所述数据链路层的媒体接入控制模块，用于通过信道估计模块的信道估计结果确定传输参数，所述传输参数包括：比特率、发射功率；还用于将接收到的物理层的比特流组建成帧并进行错误校验，并根据不同的数据类型提供不同的传输服务，将上行调度信息上报网络层的路由模块；还用于在认知基站侧，对不同认知用户的优先级进行处理，通过传输格式的选择，对传输使用的调制方式和编码速率进行选择；
所述网络层的路由模块，用于路由选择。
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