認知無線電系統的頻譜共享方法及管理終端與流程
2023-06-14 20:58:03 3
本發明屬於認知無線電與頻譜共享技術領域，更具體涉及認知無線電系統的頻譜共享方法及管理終端。
背景技術：
230MHz頻段包括223.025～235.000共12MHz帶寬。目前以25kHz為一個頻點進行分配，共480個頻點，其中近100個頻點已經由國家無線電管理局分配給能源、軍隊、氣象、地震、水利、地礦、輕工與建設共8個部委使用，其餘380個頻點由地方無線電管理局根據行業需求進行分配。230MHz頻段主要採用窄帶數傳電臺系統進行行業無線數據的採集與傳輸。隨著行業信息化的深入發展，行業無線專網的寬帶化需求日益增強，並且230MHz頻段的頻譜資源日益緊張。目前230MHz頻段採用的以授權方式進行頻譜管理和分配的方法，使得230MHz頻段的頻譜利用率較低。
結合認知無線電技術和動態頻譜共享技術，對230MHz頻段的使用進行了重新規劃，可以有效提高頻譜效率，緩解230MHz頻段頻譜資源供求緊張的矛盾。對230MHz頻段進行規劃時，既要滿足行業應用的寬帶化需求，同時還要考慮對在用窄帶系統的兼容，以實現平滑過渡。因此現有技術中對230MHz頻段的規劃採用如下方案：(1)230MHz頻段的頻點帶寬保持原有的25kHz，以保障在用窄帶數傳電臺系統的正常工作。(2)認知無線電系統向無線電管理機構申請獲得授權頻點，用於傳輸廣播、控制信息和保障性業務。(3)將230MHz頻段的頻譜資源劃分成N個共享資源組，如圖1中F1、F2、F3、F4、FN所示，認知無線電系統以共享資源組為單位動態申請和聚合使用頻譜 資源，使用過程中需要規避共享資源組中在用頻點。同時，限定每個認知無線電系統最多申請的共享資源組的數量，以保證多個行業系統共享230MHz頻段頻譜資源。
對應於上面2)和3)，頻譜共享方案主要包括兩種，一種是基於授權頻譜接入的頻譜共享方案，此方案中認知無線電系統分為主用戶和次用戶，主用戶為某頻段的授權用戶，當此頻段空閒時，次用戶可以在不影響主用戶的使用的情況下接入此授權頻譜；另一種是基於公平競爭的頻譜共享方案，此方案中各個認知無線電系統不區分主次，通過公平競爭來共享頻譜資源。對於230MHz頻段來說，由於此頻段被多個行業系統共用，因此適合採用公平競爭來共享頻譜的方案。其中各個認知無線電系統之間的共享頻譜管理可以通過認知資料庫方式進行統一管理，也可以通過動態感知方式進行交互。
現有方法中認知無線電系統申請共享頻譜資源可以通過頻譜感知獲取可用頻譜，如CN201180057915.0提供的方法。另外還可以通過幹擾分析獲取可用頻譜，通過評估認知無線電系統對授權系統的幹擾和/或認知無線電系統之間的相互幹擾來判斷頻譜是否可用，如CN201110008282.6和CN201210307310.9提供的方法。
上述方法由於認知無線電系統認知能力的差異，與其它認知無線電系統存在相鄰認知節點或相鄰頻段上的幹擾等原因，可能分配的頻譜資源部分或全部不可用。特別是，認知無線電系統含有多個站點的場景，現有技術通常是以認知無線電系統為單位進行頻譜申請，由於不同認知節點可用的頻譜存在差異，使得以認知無線電系統為單位申請得到的頻譜資源對於部分認知節點不可用。此時，認知無線電系統需要與認知資料庫進行多次協商才能申請到合適的共享頻譜資源，加大了頻譜申請時延，降低了頻譜利用效率。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
本發明要解決的技術問題是如何為認知無線電系統內的每個認知 節點高效率的申請共享頻譜。
(二)技術方案
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種認知無線電系統的頻譜共享方法，所述方法包括以下步驟：
接收所管理的認知無線電系統中的多個認知節點發送的多個共享頻譜資源請求；
查詢預定距離範圍內的與其他認知無線電系統內的認知節點的相關信息，並根據查詢得到的相關信息，進行幹擾分析，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合；
結合所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜、所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合以及所管理的認知無線電系統中每個認知節點的共享頻譜資源請求，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合；
根據所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合向認知資料庫提出頻譜資源共享請求。
優選地，所述幹擾分析為基於最小耦合損耗的確定性分析方法。
優選地，所述確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合包括以下步驟：
若所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合中的可申請頻譜的併集中頻譜的數量大於或等於所管理的認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值，則利用下面的公式計算未確定的所述可申請頻譜的集合：
Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))
否則利用下面的公式計算所述可申請頻譜的集合：
<![CDATA[ Q a p p l y ( B S i ) ( Q int e r - s y s t e m ( B S i ) - Q int r a - s y s t e m ( B S i ) ) ]]>
式中，BSi為所管理的認知無線電系統中認知節點索引，i∈[0,N]，N為所管理的認知無線電系統中發出所述共享頻譜資源請求的認知節點的數目；Qapply(BSi)為以BSi為索引的認知節點的所述可申請頻譜的集 合；Qinter-system(BSi)為以BSi為索引的認知節點所述第一可用頻譜的集合；Qintra-system(BSi)為根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的第二可用頻譜的集合；
若得到所述可申請頻譜的集合中可申請頻譜的數量大於對應的共享頻譜資源請求中預定頻譜數量，則所述可申請頻譜的集合取於所述預定頻譜數量個可申請頻譜。
優選地，所述根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的第二可用頻譜的集合包括以下步驟：
若為同頻組網，則所述第二可用頻譜的集合等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合的併集；
若為異頻組網，則所述第二可用頻譜等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合的併集的N分之一，其中N為異頻組網的異頻數目。
優選地，所述認知節點的相關信息為向所述認知資料庫進行查詢。
對應於上述方法存在一種管理終端，包括接收模塊、查詢模塊、可用頻譜計算模塊、可申請頻譜計算模塊以及請求模塊；
所述接收模塊用於接收所管理的認知無線電系統中的多個認知節點發送的多個共享頻譜資源請求；
所述查詢模塊用於查詢預定距離範圍內的與其他認知無線電系統內的認知節點的相關信息；
所述可用頻譜計算模塊用於根據所述查詢模塊查詢得到相關信息，進行幹擾分析，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合；
所述可申請頻譜計算模塊用於結合所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜、所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合以及所管理的認知無線電系統中每個認知節點的共享頻譜資源請求，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合；
所述請求模塊用於根據所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合向認知資料庫提出頻譜資源共享請求。
優選地，所述可用頻譜計算模塊利用基於最小耦合損耗的確定性分析方法進行幹擾分析。
優選地，所述可申請頻譜計算模塊包括可申請頻譜計算單元以及判別單元；
所述可申請頻譜計算單元在所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合中的可申請頻譜的併集中頻譜的數量大於或等於所管理的認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值時，利用下面的公式計算未確定的所述可申請頻譜的集合：
Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))
在所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合中的可申請頻譜的併集中頻譜的數量小於所管理的認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值時，利用下面的公式計算未確定的所述可申請頻譜的集合：
<![CDATA[ Q a p p l y ( B S i ) ( Q int e r - s y s t e m ( B S i ) - Q int r a - s y s t e m ( B S i ) ) ]]>
式中，BSi為所管理的認知無線電系統中認知節點索引，i∈[0,N]，N為所管理的認知無線電系統中發出所述共享頻譜資源請求的認知節點的數目；Qapply(BSi)為以BSi為索引的認知節點的所述可申請頻譜的集合；Qinter-system(BSi)為以BSi為索引的認知節點所述第一可用頻譜的集合；Qintra-system(BSi)為根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的第二可用頻譜的集合；
所述判別單元用於判斷得到所述可申請頻譜的集合中可申請頻譜的數量是否大於對應的共享頻譜資源請求中預定頻譜數量，若是則所述可申請頻譜的集合取於所述預定頻譜數量個可申請頻譜。
優選地，所述可申請頻譜計算模塊還包括可用頻譜確定單元，其用於在所管理的認知無線電系統為同頻組網時，確定所述第二可用頻譜的集合等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分 配的可申請頻譜的集合的併集；在所管理的認知無線電系統為異頻組網時，確定所述第二可用頻譜等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合的併集的N分之一，其中N為異頻組網的異頻數目。
優選地，所述查詢模塊向所述認知資料庫查詢認知節點的相關信息。
(三)有益效果
本發明提供了認知無線電系統頻譜共享方法及管理終端，本發明在向認知資料庫申請頻譜資源之前，對所管理的認知無線電系統中每個認知節點的共享頻譜資源請求進行分析處理，通過訪問認知資料庫獲得鄰近認知無線電系統的認知節點的相關信息，之後利用定性分析方法根據系統間共存進行幹擾分析，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜；之後進行系統內組網分析，結合所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜、所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜以及對應的共享頻譜資源請求最終確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜，充分滿足了每個認知節點的需求，分配頻譜資源的可用性大大提高，從而提高了共享頻譜的分配效率。另外，通過利用認知資料庫備案的認知節點信息實現了不同認知無線電系統所轄認知節點的幹擾隔離和共存，利於認知無線電系統最大化利用共享頻譜。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現有技術中230MHz頻段共享資源組劃分示意圖；
圖2為本發明的一個較佳實施例的認知無線電系統的頻譜共享方 法的流程圖；
圖3為本發明的中認知無線電頻譜共享系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不能用來限制本發明的範圍。
一種認知無線電系統的頻譜共享方法，如圖2所示，所述方法包括以下步驟：
S1、接收所管理的認知無線電系統中的多個認知節點發送的多個共享頻譜資源請求；
S2、查詢預定距離範圍內的與其他認知無線電系統內的認知節點的相關信息，並根據查詢得到的相關信息，進行幹擾分析，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合；
S3、結合所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜、所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合以及所管理的認知無線電系統中每個認知節點的共享頻譜資源請求，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合；
S4、根據所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合向認知資料庫提出頻譜資源共享請求。
在向認知資料庫申請頻譜資源之前，對所管理的認知無線電系統中每個認知節點的共享頻譜資源請求進行分析處理，通過訪問認知資料庫獲得鄰近認知無線電系統的認知節點相關信息，之後利用幹擾分析確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜；根據第一可用頻譜處理後的到的可申請頻譜，可以充分滿足了每個認知節點的需求，從而提高了分配頻譜資源的可用性預計共享頻譜的分配效率。
進一步地，所述幹擾分析為基於最小耦合損耗的確定性分析方法。
進一步地，所述確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合包括以下步驟：
若所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合中的可申請頻譜的併集中頻譜的數量大於或等於所管理的認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值，則利用下面的公式計算未確定的所述可申請頻譜的集合：
Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))
否則利用下面的公式計算所述可申請頻譜的集合：
<![CDATA[ Q a p p l y ( B S i ) ( Q int e r - s y s t e m ( B S i ) - Q int r a - s y s t e m ( B S i ) ) ]]>
式中，BSi為所管理的認知無線電系統中認知節點索引，i∈[0,N]，N為所管理的認知無線電系統中發出所述共享頻譜資源請求的認知節點的數目；Qapply(BSi)為以BSi為索引的認知節點的所述可申請頻譜的集合；Qinter-system(BSi)為以BSi為索引的認知節點所述第一可用頻譜的集合；Qintra-system(BSi)為根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的第二可用頻譜的集合；
若得到所述可申請頻譜的集合中可申請頻譜的數量大於對應的共享頻譜資源請求中預定頻譜數量，則所述可申請頻譜的集合取於所述預定頻譜數量個可申請頻譜。
獲得的可申請頻譜是針對每一個認知節點的，因此相對於現有技術獲得的頻譜的可用性非常高，分配效率得到大大提高。
進一步地，所述根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的第二可用頻譜的集合包括以下步驟：
若為同頻組網，則所述第二可用頻譜的集合等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合的併集；
若為異頻組網，則所述第二可用頻譜等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合的併集的N分之一，其中N為異頻組網的異頻數目。
進一步地，所述認知節點的相關信息為向所述認知資料庫進行查詢。認知資料庫保存所有節點的相關信息，以備查詢和使用。
對應於上述方法存在一種管理終端，包括接收模塊、查詢模塊、 可用頻譜計算模塊、可申請頻譜計算模塊以及請求模塊；
所述接收模塊用於接收所管理的認知無線電系統中的多個認知節點發送的多個共享頻譜資源請求；
所述查詢模塊用於查詢預定距離範圍內的與其他認知無線電系統內的認知節點的相關信息；
所述可用頻譜計算模塊用於根據所述查詢模塊查詢得到相關信息，進行幹擾分析，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合；
所述可申請頻譜計算模塊用於結合所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜、所管理的認知無線電系統中每個認知節點的第一可用頻譜的集合以及所管理的認知無線電系統中每個認知節點的共享頻譜資源請求，確定所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合；
所述請求模塊用於根據所管理的認知無線電系統中每個認知節點的可申請頻譜的集合向認知資料庫提出頻譜資源共享請求。
進一步地，所述可用頻譜計算模塊利用基於最小耦合損耗的確定性分析方法進行幹擾分析。
進一步地，所述可申請頻譜計算模塊包括可申請頻譜計算單元以及判別單元；
所述可申請頻譜計算單元在所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合中的可申請頻譜的併集中頻譜的數量大於或等於所管理的認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值時，利用下面的公式計算未確定的所述可申請頻譜的集合：
Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))
在所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合中的可申請頻譜的併集中頻譜的數量小於所管理的認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值時，利用下面的公式計算未確定的所述可申請頻譜的集合：
<![CDATA[ Q a p p l y ( B S i ) ( Q int e r - s y s t e m ( B S i ) - Q int r a - s y s t e m ( B S i ) ) ]]>
式中，BSi為所管理的認知無線電系統中認知節點索引，i∈[0,N]，N為所管理的認知無線電系統中發出所述共享頻譜資源請求的認知節點的數目；Qapply(BSi)為以BSi為索引的認知節點的所述可申請頻譜的集合；Qinter-system(BSi)為以BSi為索引的認知節點所述第一可用頻譜的集合；Qintra-system(BSi)為根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的第二可用頻譜的集合；
所述判別單元用於判斷得到所述可申請頻譜的集合中可申請頻譜的數量是否大於對應的共享頻譜資源請求中預定頻譜數量，若是則所述可申請頻譜的集合取於所述預定頻譜數量個可申請頻譜。
進一步地，所述可申請頻譜計算模塊還包括可用頻譜確定單元，其用於在所管理的認知無線電系統為同頻組網時，確定所述第二可用頻譜的集合等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合的併集；在所管理的認知無線電系統為異頻組網時，確定所述第二可用頻譜等於所管理的認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的集合的併集的N分之一，其中N為異頻組網的異頻數目。
進一步地，所述查詢模塊向所述認知資料庫查詢認知節點的相關信息。
下面結合實施例對本發明的技術方案詳細說明。
以下所述的第一認知無線電系統為所管理的認知無線電系統，第一認知節點為所管理的認知無線電系統中的認知節點，第二認知無線電系統為預定距離範圍內的與其他認知無線電系統，第二認知節點為預定距離範圍內的與其他認知無線電系統內的認知節點，目的查詢範圍為預定距離範圍。
一種認知無線電系統的頻譜共享方法，所述方法包括以下步驟：
S1、接收多個第一認知節點發送的多個共享頻譜資源請求，其中所述多個第一認知節點屬於第一認知無線電系統，共享頻譜資源請求 包括對應的第一認知節點的身份表示ID以及其請求的頻譜數量；
此步驟中是由第一認知無線電系統中的第一數據管理器接收多個第一認知節點發送的共享頻譜資源請求；
S2、根據預定查詢範圍以及所述多個共享頻譜資源請求確定多個目的查詢範圍；
此步驟由第一認知無線電系統的認知資料庫完成，認知資料庫根據共享頻譜資源請求中的ID確定對應的第一認知節點的地理位置，以所述第一認知節點的地理位置為中心，所述預定查詢範圍為半徑確定的圓即為一個目的查詢範圍；另外預定查詢範圍可以攜帶於共享頻譜資源請求中傳遞給認知資料庫，也可以設置於認知資料庫中；從步驟中目的查詢範圍通過計算得到，也可以根據實際情況預先設定；每個認知節點可以利用上述方法確定一個目的查詢範圍，同樣也可以第一認知無線電系統確定一個目的查詢範圍，該範圍遠遠大於認知節點的目的查詢範圍，將系統所有節點的可能查詢範圍都包含在內；
S3、針對每一個所述目的查詢範圍，查詢其範圍內的第二認知無線電系統中的頻譜使用情況以及第二認知無線電系統內的第二認知節點的相關信息，並根據查詢得到信息，利用確定性分析方法進行幹擾分析，確定對應於一所述第一認知節點的第一可用頻譜；
此步驟中由第一數據管理器完成幹擾分析，目的查詢範圍內的第二認知無線電系統可以有1個或多個，幹擾分析需要針對所有第二認知無線電系統及其內部的所有第二認知節點的信息進行；
S4、結合所述第一認知無線電系統已經分配的頻譜、每個所述第一認知節點的第一可用頻譜以及對應於每個第一認知節點的所述共享頻譜資源請求中的頻譜數量確定每個所述第一認知節點的可申請頻譜；此步驟由第一數據管理器完成；
S5、根據每個所述第一認知節點的可申請頻譜向認知資料庫提出頻譜資源共享請求，此步驟第一數據管理器完成。
進一步地，上述方法在接收多個第一認知節點的共享頻譜資源請 求之前包括生成所述共享頻譜資源請求的步驟：
所述第一認知節點根據其服務質量要求以及其頻譜使用情況確定是否生成所述共享頻譜資源請求。認知節點認知系統中具備學習能力的無線接入設備。具體地，根據業務的服務質量QoS要求如保證比特速率GBR，轉化為需要的頻譜數量，再根據其現在頻譜使用情況(即正在使用的頻譜數量)確定其還需要的頻譜數量。需要說明的上述共享頻譜資源請求的生成方法是一種優選的方式，並不限於這種生成方式。
進一步地，上述步驟S1中第一數據管理器周期性處理認知節點的共享頻譜資源請求，向認知資料庫發起查詢請求。具體地，到達認知資料庫處理周期，第一數據管理器周如果收到第一認知節點的共享頻譜資源請求，向認知資料庫發起查詢請求。認知資料庫根據查詢請求確定查詢條件後進行查詢，並將結果反饋給S1中第一數據管理器。
進一步地，上述步驟S3中查詢得到信息包括第二認知無線電系統的頻譜使用情況，即使用了哪些頻譜以及分別被哪些第二認知節點使用，查詢得到信息還包括第二認知節點的信息，即第二認知節點的地理位置、發射功率、天線增益、天線高度、接收機靈敏度以及解調門限。
上述步驟S3中確定性分析方法是基於最小耦合損耗的確定性分析方法，具體地：幹擾評估公式為
Pe(Fi)-MCL(Fi)<＝Imax(Fi)
式中，Fi是研究的頻率；Pe(Fi)是產生幹擾的發射機在頻率Fi上的發射功率；MCL(Fi)是在頻率Fi上發射機和接收機之間的最小耦合損耗(第一認知無線電系統和第二認知無線電系統的最小耦合損耗)；Imax(Fi)是在頻率Fi上的可接受的最大幹擾電平，可由接收機靈敏度和解調門限得出。並且上式中
MCL＝IL-Gain_Tx-Gain_Rx
其中，Gain_Tx發射天線增益，Gain_Rx接收天線增益，IL兩天線之 間的隔離損耗。
上述確定性分析方法考慮系統間共存，研究在最壞情況下的共存幹擾問題，通過計算兩個系統之間的最小耦合損耗來確定系統間的幹擾情況。其中提到的發射機屬於第一認知無線電系統或第二認知無線電系統，接收機屬於第二認知無線電系統或第一認知無線電系統。兩個認知無線電系統需要互相計算幹擾，只有同時滿足幹擾評估公式的頻率才是所述可用頻譜。
上述公式中需要的信息都記錄在相應認知節點的節點信息中，並存儲在認知資料庫中。
進一步地，上述步驟S4中確定每個所述第一認知節點的可申請頻譜包括以下步驟：
若所述第一認知無線電系統已經分配的頻譜與已確定未分配的可申請頻譜的併集中的頻譜數量大於所述第一認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值，則利用下面的公式計算未確定的所述可申請頻譜：
Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))
否則利用下面的公式計算所述可申請頻譜：
<![CDATA[ Q a p p l y ( B S i ) ( Q int e r - s y s t e m ( B S i ) - Q int r a - s y s t e m ( B S i ) ) ]]>
式中，BSi為所述第一認知節點索引，i∈[0,N]，N為所述第一認知無線電系統中發出所述共享頻譜資源請求的所述第一認知節點的數目；Qapply(BSi)為所述可申請頻譜的集合；Qinter-system(BSi)為所述第一可用頻譜的集合；Qintra-system(BSi)為第二可用頻譜的集合，其根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的可用頻譜。
上述根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的可用頻譜以下步驟：
若為同頻組網，則所述第二可用頻譜等於所述第一認知無線電系統已經分配的頻譜與已經確定的所述可申請頻譜的併集；
若為異頻組網，則所述第二可用頻譜等於所述第一認知無線電系 統已經分配的頻譜與已經確定的所述可申請頻譜的併集的N分之一，其中N為異頻組網的異頻數目。
上述步驟S4考慮系統內組網，是在不違背系統組網原則的情況下，決策每個第一認知節點可申請頻譜的。上述確定的可申請頻譜的數量不超過對應的第一認知節點生成的共享頻譜資源請求中預定的頻譜數量，若得到所述可申請頻譜的數量大於所述共享頻譜資源請求預定的頻譜數量，則所述可申請頻譜取於所述共享頻譜資源請求預定的頻譜數量個頻譜。
上述已經確定的可申請頻譜也是利用步驟S4計算得到，初始為零。
第一認知系統下有多個第一認知節點，每個第一認知節點的第一可用頻譜可能全部相同，可能部分相同，也可能完全不同。
上述第一認知無線電系統已經分配的頻譜的數量與已經確定的所述可申請頻譜(當前將要申請的頻譜數量，即對當前完成計算的認知節點的可申請頻譜)的併集的處理方式對經分配的頻譜的數量於已經確定的所述可申請頻譜中頻譜相同的部分不會重複計數。認知系統有多個認知節點，按一定順序處理每個認知節點，先處理完的所有認知節點都會影響後處理的認知節點的計算。
綜上，第一認知無線電系統根據其認知節點的需求，向認知資料庫發起查詢。第一認知無線電系統根據查詢結果做幹擾分析，結合其已分配頻譜，在不違背系統組網原則的情況下，選擇滿足認知節點需求的可申請頻譜，向認知資料庫發起申請。認知資料庫審核第一認知無線電系統的認知節點的可申請頻譜是否可用，並向認知無線電系統下發批准或拒絕。
對應於上面的方法，本發明還公開了一種認知無線電頻譜共享系統，如圖3所示，所述系統包括認知資料庫、第一認知無線電系統、多個第二認知無線電系統；其中所述第一認知無線電系統包括多個第一認知節點和第一數據管理器(即本發明的管理終端)，所述第二認知無線電系統包括多個第二認知節點；
所述第一數據管理器，接收多個所述第一認知節點發送的多個共享頻譜資源請求，根據預定查詢範圍以及所述多個共享頻譜資源請求確定多個目的查詢範圍；針對每一個所述目的查詢範圍，向所述認知資料庫查詢目的查詢範圍內的第二認知無線電系統中的頻譜使用情況以及第二認知無線電系統內的第二認知節點的相關信息，並根據查詢得到信息，利用確定性分析方法進行幹擾分析，確定對應於所述第一認知節點的第一可用頻譜；結合所述第一認知無線電系統已經分配的頻譜、每個所述第一認知節點的第一可用頻譜以及對應於每個第一認知節點的所述共享頻譜資源請求確定每個所述第一認知節點的可申請頻譜；根據每個所述第一認知節點的可申請頻譜向所述認知資料庫提出頻譜資源共享請求。
上述第一數據管理器是認知無線電系統中進行共享頻譜資源管理的設備，主要用於統計各認知節點的頻譜使用情況和頻譜需求，分析各認知節點與其他認知無線電系統(第二認知無線電系統)認知節點間的幹擾情況和隔離要求，向認知資料庫申請共享頻譜資源，並協調和分配各認知節點的共享頻譜資源。第一數據管理器可以是獨立的設備，也可以設置在認知節點設備中。
進一步地，所述第一認知節點包括請求生成單元，其根據服務質量要求以及其頻譜使用情況確定是否生成所述共享頻譜資源請求。
進一步地，所述第一數據管理管理器包括可申請頻譜計算單元；若所述第一認知無線電系統已經分配的頻譜與已經確定未分配的所述可申請頻譜的併集中頻譜數量大於所述第一認知無線電系統可以分配的頻譜數量的最大值，則所述可申請頻譜計算單元利用下面的公式計算所述可申請頻譜：
Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))
否則利用下面的公式計算所述可申請頻譜：
<![CDATA[ Q a p p l y ( B S i ) ( Q int e r - s y s t e m ( B S i ) - Q int r a - s y s t e m ( B S i ) ) ]]>
式中，BSi為所述第一認知節點索引，i∈[0,N]，N為所述第一認知 無線電系統中發出所述共享頻譜資源請求的所述第一認知節點的數目；Qapply(BSi)為所述可申請頻譜的集合；Qinter-system(BSi)為所述第一可用頻譜的集合；Qintra-system(BSi)為根據系統內組網原則確定的以BSi為索引的認知節點的第二可用頻譜的集合；
若所述可申請頻譜計算單元得到所述可申請頻譜的數量大於所述共享頻譜資源請求預定的頻譜數量，則所述可申請頻譜取於所述共享頻譜資源請求預定的頻譜數量個頻譜。
以上實施方式僅用於說明本發明，而非對本發明的限制。儘管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。