基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法和系統的製作方法
2023-05-22 07:02:21
基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法和系統，包括：獲取所有認知終端的地理位置信息；根據終端置信度和獲取的地理位置信息選擇簇頭，並據此將所有的認知終端分簇；通過對認知終端進行分簇檢測獲取空閒頻譜信息；根據獲取的空閒頻譜信息進行接入信道分配，並控制認知終端進行頻譜接入。本發明能夠很好地做到優化選擇資源，合理分配空閒頻譜給必要的認知終端進行接入，實用性強，避免了認知終端傳輸信息可能產生的遠距離傳輸錯誤，提高了系統的傳輸準確率，增強了系統的可靠性。
【專利說明】基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及認知無線【技術領域】，特別涉及基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法和系統。
【背景技術】
[0002]隨著寬帶無線通信技術的飛速發展，在複雜多變的異構通信網絡下，提供快速的無線網絡接入和高速的數據信息傳輸，確保高質量的服務業務水平，實現便捷舒適的用戶體驗，成為人們亟待解決的問題。為了解決上述問題，首要解決的是頻譜的稀缺性和低利用率問題。認知無線電(Cognitive Radio)技術的出現為人們帶來了解決思路,被普遍認為是解決目前無線頻譜利用率低問題的最佳方案，而且是未來移動通信網絡的一個重要發展方向。認知無線電是指:認知終端通過感知外界環境變化，採用智能學習機制來調整內部通信機理和參數配置，從而達到對環境變化的自適應，改進系統的穩定性並提高時頻空資源的利用率。認知無線電主要包括頻譜感知、頻譜管理、頻譜共享、幹擾分析及跨層優化等方面，頻譜感知技術作為認知無線電中最底層和最關鍵的技術被廣泛關注。在目前的認知無線通信中，空閒頻譜的獲取就是通過頻譜感知實現的。部署在授權頻段的無線通信系統通過檢測授權系統的能量或者信號特徵，來判斷授權頻帶是否被授權系統佔用，從而標識出特定時域和空域的授權頻段的空閒頻譜，以便於無線通信系統接入空閒頻譜並維護備份空閒頻譜信息。
[0003]為了提升非授權用戶動態接入「頻譜空穴」的機會和認知無線通信系統的整體效益，認知無線通信系統需要在很寬的頻帶範圍內進行頻譜檢測以尋找「頻譜空穴」(寬帶檢測)。但是目前由於製造工藝受限，認知設備需要的射頻前端A/D採樣器的採樣速率沒辦法滿足寬帶檢測的需求。現今一種可行的方法是將需要檢測的寬頻帶分為多個適合檢測設備的窄頻帶，多個認知設備按一定規則檢測多個窄頻帶以實現寬帶檢測的目的(聯合檢測)。在集中式檢測系統中，多個認知終端將感知數據傳輸到核心網絡部分，由核心網絡部分分析並最終確定寬頻帶是否有「頻譜空穴」存在。對於聯合檢測，在現有技術中，往往只考慮針對感知數據優化算法和對頻域的認知終端分配問題；而由於每個認知終端所處的地理位置不同，在考慮地理位置信息的情況下，為了降低認知終端數目和每個認知終端需要感知的頻譜數量，降低系統總體功耗，現有技術的一種做法是根據備選認知終端的地理位置信息分配和選擇不同的認知終端。
[0004]由以上描述可以得知，現有技術中只是單純的獲取認知終端地理位置信息然後分配認知終端，分配的依據只與地理位置有關，而單認知終端的感知卻仍然採用的是傳統算法，沒有能夠根據地理位置區分不同認知終端的檢測和接入標準，所以對於最後的接入過程並沒有做到優化選擇的過程，導致系統的傳輸準確率不高，可靠性較差。
【發明內容】
[0005](一 )要解決的技術問題[0006]本發明提供基於地理位置信息的頻譜資源協接入方法和系統，能夠進行認知終端的優化選擇，更加合理地分配空閒頻譜資源，以解決現有技術中系統傳輸準確率不高、可靠性差的問題。
[0007]( 二)技術方案
[0008]為解決上述問題，本發明提供基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法，包括:
[0009]獲取所有認知終端的地理位置信息；
[0010]根據終端置信度和獲取的地理位置信息選擇簇頭，並據此將所有的認知終端分簇；
[0011]通過對認知終端進行分簇檢測獲取空閒頻譜信息；
[0012]根據獲取的空閒頻譜信息進行接入信道分配，並控制認知終端進行頻譜接入。
[0013]進一步地，所述將所有的認知終端分簇為:
[0014]選取地理位置在一定半徑之內的終端；
[0015]對於選取的所述終端，再選取其中置信度高於某門限的終端；
[0016]對所述選取其中置信度高於某門限的終端，選取其中距離最遠的兩個點，得到兩個優選認知終端，將兩個優選認知終端之間形成的區域範圍內的認知終端分在同一個簇內；
[0017]所述選擇簇頭為:
[0018]經過上述選擇之後的優選認知終端，依據下式進行判斷:
【權利要求】
1.基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法，其特徵在於，包括: 獲取所有認知終端的地理位置信息； 根據終端置信度和獲取的地理位置信息選擇簇頭，並據此將所有的認知終端分簇； 通過對認知終端進行分簇檢測獲取空閒頻譜信息； 並控制認知終端進行頻譜接入。
2.根據權利要求1所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法，其特徵在於， 所述將所有的認知終端分簇為: 選取地理位置在一定半徑之內的終端； 對於選取的所述終端，再選取其中置信度高於某門限的終端； 對所述選取其中置信度高於某門限的終端，選取其中距離最遠的兩個點，得到兩個優選認知終端，選作初始簇頭。再經過如下過程選擇其他簇頭: K(m)代表第m個認知終端，D (K(I)，K(m))代表認知終端K (I)和K(m)之間的距離。當m-Ι個簇頭已經選定後，需要選定第m個簇頭時，選擇使下式取到最小值的第m個認知終端進入簇頭集合。
3.根據權利要求1所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法，其特徵在於，在所述對認知終端進行分簇檢測並獲取空閒信道信息之後，還包括: 收集認知終端上傳的檢測信息，並根據邏輯「或」準則，進行數據融合判斷，得出融合判決結果。
4.根據權利要求3所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法，其特徵在於，在所述得出融合判決結果之後，還包括: 通過對比認知終端檢測結果和融合判決結果的異同進行終端置信度的實時更新，置信度的計算方法為:
1)+ Η)'/,(0+/(0 其中Ji (t)和J(t)分別表示第i個認知終端的檢測結果和融合判決結果，它們取I代表判決為存在主用戶，取O代表不存在主用戶，當融合判決結果J(t)和第i個終端的檢測結果Ji (t) 一致時，則Ji (t)+J(t)是偶數，則置信度增加；相反則置信度減小。
5.根據權利要求4所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入方法，其特徵在於，所述認知終端的檢測結果得到的方法還包括: 通過地理位置信息、傳播模型信息、頻道抗衰信息中的任意一個或多個的組合，對認知終端中不同的簇進行檢測信道分配，得到不同的簇對應的檢測信道的檢測結果。
6.基於地理位置信息的頻譜資源協作接入系統，其特徵在於，包括: 認知終端，用於上報地理位置信息及進行頻譜檢測和接入； 終端分簇模塊，用於利用終端置信度和獲取的認知終端地理位置信息進行簇頭的選擇和認知終端的分簇； 檢測管理模塊，用於接收終端分簇模塊的數據形成檢測指令，並下發給認知終端進行分簇檢測，獲取空閒頻譜信息； 接入管理模塊，用於接收認知終端的檢測結果進行接入信道分配，並下發接入指令給認知終端進行頻譜接入。
7.根據權利要求6所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入系統，其特徵在於， 所述終端分簇模塊用於對認知終端進行分簇的方法為: 選取地理位置在一定半徑之內的終端； 對於選取的所述終端，再選取其中置信度高於某門限的終端； 對所述選取其中置信度高於某門限的終端，選取其中距離最遠的兩個點，得到兩個優選認知終端，將兩個優選認知終端之間形成的區域範圍內的認知終端分在同一個簇內；所述終端分簇模塊用於選擇簇頭的方法為: 經過上述選擇之後的優選認知終端，依據下式進行判斷:
8.根據權利要求6所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入系統，其特徵在於，該系統進一步包括:數據融合模塊，分別連接所述認知終端和所述接入管理模塊； 所述數據融合模塊，用於收集認知終端上傳的檢測信息，並根據邏輯「或」準則，進行數據融合判斷，得出融合判決結果。
9.根據權利要求8所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入系統，其特徵在於，該系統進一步包括:置信度計算模塊，分別連接所述認知終端和所述數據融合模塊； 所述置信度計算模塊，用於通過對比認知終端檢測結果和融合判決結果的異同進行終端置信度的實時更新，置信度計算模塊用於計算置信度的表達式為:
1)+ (-1)鄭増 其中Ji (t)和J(t)分別表示第i個認知終端的檢測結果和融合判決結果，它們取I代表判決為存在主用戶，取O代表不存在主用戶。當融合判決結果J(t)和第i個終端的檢測結果ji(t) 一致時，則Ji(t)+J(t)是偶數，則置信度增加；相反則置信度減小。
10.根據權利要求9所述的基於地理位置信息的頻譜資源協作接入系統，其特徵在於，該系統進一步包括:檢測信道分配模塊，分別連接所述認知終端、所述終端分簇模塊和所述檢測管理模塊； 所述檢測信道分配模塊，通過地理位置信息、傳播模型信息、頻道抗衰信息中的任意一個或多個的組合，對認知終端中不同的簇進行檢測信道分配，得到不同的簇對應的檢測信道的檢測結果。
【文檔編號】H04W72/10GK103428724SQ201310326298
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】張軼凡, 馮志勇, 劉尚, 張奇勳, 張平, 晏瀟, 白楊 申請人:北京郵電大學