一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法
2023-08-05 07:30:36
一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法
【專利摘要】本發明公開了一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法，包含以下步驟：首先，通過授權網基站PB和認知網基站SB分別對兩個認知網終端SM用戶進行定位；然後，根據步驟一中計算定位的兩個認知網終端SM的位置，對未知位置的授權網終端PM進行定位；最後，根據任意一個授權網終端PM的可能的節點坐標,計算授權網終端PM和授權網基站PB的距離及授權網終端PM和認知網基站SB的距離，以此控制網絡幹擾。本發明在對未知位置的用戶進行定位時，不需要測量到達角度，降低了定位的實現難度；避免了測量到達角度，通過普通的天線測量出兩個點的功率強弱，經過計算就可進行定位，能夠解決認知網中暴露和隱藏終端的問題，提高了認知網的頻譜資源利用率，降低了認知網的設備成本。
【專利說明】一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種協作定位的方法，尤其涉及一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法。
【背景技術】
[0002]認知無線通信網絡，簡稱認知網，是近年來學術界提出的一種新的網絡技術，它將諸多人工智慧技術引入到網絡中，使網絡具備智能，代表了未來網絡的發展方向。認知網能夠收集周圍網絡環境的信息並進行分析進而對網絡進行動態的調整和重構。認知網有一個可以感知當前網絡環境的認知過程，它能夠對當前網絡環境進行觀察。通過對網絡環境的理解，動態地調整網絡的配置。並在此基礎上進行計劃、決策和行動，從而靈活地適應網絡環境的變化。同時網絡還應具有從變化中學習的能力，並能夠對未來進行以端到端為目的的決策。
[0003]為了達到認知網與授權網之間的動態頻譜共享，通常採用的模式分為機會式頻譜共享(Overlay)和共存式頻譜共享(Underlay)。Overlay僅允許次用戶(Secondary User,SU)在信道空閒時接入，次用戶採用見機行事的方式使用主用戶(Primary User, PU)的頻譜資源，見機行事的方式是指主用戶有空閒的信道，次用戶便接入；主用戶沒有空閒的信道，次用戶便等待主用戶空閒信道的出現。一旦主用戶要使用自己被次用戶正佔用的信道，次用戶必須立即釋放佔用主用戶的信道。這種方式對主用戶的信道有主次使用之別，以主用戶為主，次用戶為輔。而Underlay則允許非授權用戶在滿足主用戶幹擾溫度的前提下與其共用同一頻段，通過在共享頻譜前限定次用戶對主用戶的幹擾，使得用戶間不需在共享頻譜過程中臨時協作。無需許可證的用戶在不形成對有許可證的用戶有害幹擾的前提下，充分利用這些共享頻段，共享頻段範圍往往很寬。
[0004]在所有頻譜共享方法中，目前Underlay在實際使用中最成功，這主要是它實現簡單，特別是幹擾控制簡單，並且無需頻譜環境感知。在Underlay模式下，為了控制幹擾就必須知道網內終端與基站之間的距離。這通常是採用雙站定位算法，利用兩個已知自身位置的授權網絡或者是認知網中的終端的用戶，通過測出的到達時間(TOA)和到達角度(Α0Α)，協同進行對未知位置的用戶定位。但是在實際的測量中，這種到達角度的測量難度較大，而且測量的結果誤差較大。這一缺點就直接影響了定位結果的精確性，不能解決隱藏和暴露終端的問題。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是現有的雙站定位算法測出的到達時間(TOA)和到達角度(Α0Α)，協同進行對未知位置的用戶定位，但是在實際的測量中，這種到達角度的測量難度較大，而且測量的結果誤差較大，這一缺點就直接影響了定位結果的精確性，不能解決隱藏和暴露終端的問題。[0006]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法，包含以下步驟:步驟一:通過授權網基站PB和認知網基站SB分別對兩個認知網終端SM用戶進行定位；定位方法是:認知網終端SM同時接收授權網基站PB和認知網基站SB的導頻信號，根據距離衰落後的接收功率強弱，計算授權網基站PB和認知網基站SB到認知網終端SM的傳輸距離，以授權網基站PB為圓心、授權網基站PB到認知網終端SM的傳輸距離為半徑做圓；以認知網基站SB為圓心、認知網基站SB到認知網終端SM的傳輸距離為半徑做圓；前述兩個圓的交點即該認知網終端SM的兩個可能的節點坐標，即兩個認知網終端SM有四個可能的節點坐標；步驟二:根據步驟一中計算定位的兩個認知網終端SM的位置，對未知位置的授權網終端PM進行定位；定位方法是:認知網基站SB接收授權網終端PM的導頻信號，根據距離衰落後的接收功率強弱，計算認知網基站SB到授權網終端PM的傳輸距離，得到以認知網基站SB為圓心、傳輸距離為半徑的第一軌跡圓；前述認知網終端SM接收授權網終端PM的導頻信號，並根據距離衰落後的接收功率強弱，計算該認知網終端SM到接收授權網終端PM的傳輸距離，得到以該認知網終端SM為圓心、傳輸距離為半徑的第二軌跡圓；由於每個認知網終端有兩個可能的節點坐標，因此第二軌跡圓有四個；每一個第二軌跡圓與第一軌跡圓均有兩個交點，八個交點中僅有四個交點兩兩重合，排除掉非重合的交點，這兩個重合的交點即授權網終端PM的兩個可能的節點坐標；步驟三:根據任意一個授權網終端PM的可能的節點坐標，計算授權網終端PM和授權網基站PB的距離及授權網終端PM和認知網基站SB的距離，並根據該距離值估算授權網基站PB接收到授權網終端PM發送的信號功率的大小，在此基礎上認知網移動終端SM控制其發射功率，使授權網基站PB在認知網移動終端SM幹擾下所得到的信幹比限於設定的門限之下，以此控制網絡幹擾。
[0007本發明方法通過接收授權網基站(Primary Base, PB)和認知網基站(SecondaryBase, SB)分別對兩個認知網終端用戶進行定位，由這兩個已知位置的用戶，計算定位出另一個未知位置的授權網終端用戶，從而估算平均接收功率的大小，在此基礎上認知網移動終端控制其發射功率，使授權網基站在其幹擾下所得到的信噪比限於某個門限之下。儘管步驟二中得到的授權網終端有兩個可能的節點坐標，然而，由於兩個節點坐標是關於授權網基站PB和認知網基站SB連線對稱，所以其到基站PB的距離必相等，因此，不影響對基站PB平均接收功率的正確估算。
[0008]作為本發明的一種改進方案，步驟一中，根據距離衰落後的接收功率強弱，計算認知網終端的兩個可能的節點坐標的數學模型是:
【權利要求】
1.一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法，其特徵在於，包含以下步驟: 步驟一:通過授權網基站PB和認知網基站SB分別對兩個認知網終端SM用戶進行定位； 定位方法是:認知網終端SM同時接收授權網基站PB和認知網基站SB的導頻信號，根據距離衰落後的接收功率強弱，計算授權網基站PB和認知網基站SB到認知網終端SM的傳輸距離，以授權網基站PB為圓心、授權網基站PB到認知網終端SM的傳輸距離為半徑做圓；以認知網基站SB為圓心、認知網基站SB到認知網終端SM的傳輸距離為半徑做圓；前述兩個圓的交點即該認知網終端SM的兩個可能的節點坐標，即兩個認知網終端SM有四個可能的節點坐標； 步驟二:根據步驟一中計算定位的兩個認知網終端SM的位置，對未知位置的授權網終端PM進行定位； 定位方法是:認知網基站SB接收授權網終端PM的導頻信號，根據距離衰落後的接收功率強弱，計算認知網基站SB到授權網終端PM的傳輸距離，得到以認知網基站SB為圓心、傳輸距離為半徑的第一軌跡圓； 前述認知網終端SM接收授權網終端PM的導頻信號，並根據距離衰落後的接收功率強弱，計算該認知網終端SM到接收授權網終端PM的傳輸距離，得到以該認知網終端SM為圓心、傳輸距離為半徑的第二軌跡圓；由於每個認知網終端有兩個可能的節點坐標，因此第二軌跡圓有四個； 每一個第二軌跡圓與第一軌跡圓均有兩個交點，八個交點中僅有四個交點兩兩重合，排除掉非重合的交點，這兩個重合的交點即授權網終端PM的兩個可能的節點坐標； 步驟三:根據任意一個授權網終端PM的可能的節點坐標，計算授權網終端PM和授權網基站PB的距離及授權網終端PM和認知網基站SB的距離，並根據該距離值估算授權網基站PB接收到授權網終端PM發送的信號功率的大小，在此基礎上認知網移動終端SM控制其發射功率，使授權網基站PB在認知網移動終端SM幹擾下所得到的信幹比限於設定的門限之下，以此控制網絡幹擾。
2.根據權利要求1所述的一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法，其特徵是:步驟一中，根據距離衰落後的接收功率強弱，計算認知網終端的兩個可能的節點坐標的數學模型是:
3.根據權利要求1或2所述的一種認知網內的基站及其雙終端協作定位授權網內終端的方法，其特徵是:步驟三中，根據任意一個授權網終端PM的可能的節點坐標，計算授權網終端PM與授權網基站PB和認知網基站SB的距離的數學模型為:
【文檔編號】H04W64/00GK103517412SQ201310429190
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】顧斌, 劉磊, 奚盎, 尹玉軍, 湯灩, 金明 申請人:南京信息職業技術學院