一種協同感知的方法、系統和節點設備的製作方法

2023-09-19 07:09:15 3

專利名稱：一種協同感知的方法、系統和節點設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種協同感知的方法、系統和節點 設備。
背景技術：
為了避免幹護b已有業務用戶，CR (Cognitive Radio, i人知無線電)系統 在接入子帶之前需要進行頻譜感知。例如，在WRAN (Wireless Regional Area Network,無線區域網絡)系統中，所有的CPEs (Customer Premises Equipment, 用戶終端設備)在靜默的周期中感知信道並將感知結果上報給BS (Base Station,基站)，如果子帶被佔用，CR系統將切換到其它子帶中。但是在感 知結果上報的過程中如果上報過程佔用較長時間，那麼CR系統在上報過程 中將可能干擾已有業務用戶，因此需要上報時間儘可能的短；另外，如果感 知結果的漏檢概率比較高，CR系統將幹擾已有業務用戶，如果感知結果的虛 警概率比較高，會導致空白子帶的浪費，因此需要上報可靠的感知結果，基 於單個CPE的感知能力有限，為了提高感知可靠性，可以合併多個用戶端設 備的感知結果並獲得多個用戶端設備感知結果的分集增益。
現有技術一中，基站在CR系統用戶之間逐個選舉用戶並收集其感知報告 並合併這些報告，或者所有的CR系統用戶隨機接入到BS並發送感知報告， BS可以通過多數投票原則合併所有的感知結果，從而獲得分集增益。
在對現有技術一的研究和實踐過程中，發明人發現現有技術一至少存在 以下問題:上報時間和CPEs的用戶數成正比，因此上報時間非常長，增加了 CR系統的感知開銷，並且在上報過程中，CR系統可能已經幹擾潛在的已有 業務用戶了。
現有技術二中，在WRAN系統中，距離相近的CPEs組成一個簇。假定 在一個簇內的CPEs感知報告是相似的，因此BS只選擇簇內的一個CPE上 報其感知結果，採用這種上報方式可以縮短上報的時間。
技術二的研究和實踐過程中，發明人發現現有技術二至少存在以下問題由於一個簇內只有一個CPE上報感知結果，犧牲了分集增益。

發明內容
本發明實施例要解決的技術問題是提供一種協同感知的方法、系統和節 點設備，能夠在感知已有業務用戶的過程中，縮短感知時間的同時，提高感 知的可靠性。
為解決上述技術問題，本發明實施例是通過以下技術方案實現的
本發明一個實施例提供了一種協同感知的方法，包括
接收來自空口的第二感知報告，該第二感知報告為在空口合併的至少兩
個用戶終端設備同時發送的第一感知報告；根據第二感知報告判決是否存在
已有業務用戶。
本發明另一個實施例提供了一種協同感知的系統，包括合併單元和節 點設備；
合併單元用於將所述至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告在 空口進行合併，獲得第二感知報告；
節點設備，用於接收合併單元獲得的第二感知報告，並根據第二感知報 告判決是否存在已有業務用戶。
本發明又一個實施例提供了一種節點設備，包括
接收單元，用於接收來自空口的第二感知報告，第二感知報告為在空口
合併的至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告；
判決單元，用於根據第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。 以上技術方案可以看出，同時從多個終端設備接收感知報告，可縮短上
報的時間，降低感知過程的開銷，避免了上報時間過長引起上報過程中幹擾
已有業務用戶；另外，通過對接收的感知結果合併，增加了分集增益，降低
了虛警概率和漏檢概率，從而保證了感知的可靠性。


圖1為本發明實施一提供的方法流程圖； 圖2為本發明實施二提供的方法流程圖； 圖3為本發明實施三提供的方法流程圖；圖4為本發明實施四提供的系統示意圖5為本發明實施五提供的裝置示意圖6為本發明技術方案與現有技術一的性能比較的仿真圖7和圖8為本發明技術方案與現有技術二的性能比較的仿真圖。
具體實施例方式
本發明實施例提供了一種協同感知的方法、系統和節點設備，用於根據 頻譜感知判決是否存在已有業務用戶時，多個用戶終端設備同時上報第一感 知報告，縮短上報感知的時間、降低感知成本；並且將第一感知報告在空口 合併，獲得第二感知報告，根據第二感知報告判決是否存在已有業務用戶， 從而提高感知的可靠性，使得判決更準確。為了使本發明的技術方案更加清 楚，下面列舉實施例進行詳細說明。
實施例一、
為本發明實施例提供的一種協同感知的方法，如圖l所示，包括
S101:接收至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告在空口合併 後獲得的第二感知報告。本實施例中，至少兩個用戶終端設備同時在同一個 信道發送第一感知報告，然後在空口將接收的所有第一感知報告合併後獲得 第二感知報告，並發送至BS或者AP (Access Point,接入節點)等節點設備。
S102:根據所述第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。例如，BS或 者AP等節點設備將第二感知報告的比特度量值與一個預設的門限值進行比 較，若第二感知報告的比特度量值大於預設的門限值，則判決存在已有業務 用戶；否則，判決不存在已有業務用戶。
本實施例可以看出，接收的感知報告為至少兩個用戶終端同時發送並在 空口合併後的感知報告，因此節省了感知的時間，並且通過感知結果合併，
可增加了分集增益，降低了虛警概率和漏檢概率，從而保證了感知的可靠性。
實施例二、
為本發明實施例提供的一種協同感知的方法，本實施例中CR系統滿足信 道互惠原則，例如該實施例中CR系統是一個TDD ( Time Division Duplex,感知報告，在空口 進行比特級軟合併，獲得第二感知報告。具體過程如圖2所示，包括如下步
驟
S201: BS或者AP等節點設備廣播下行信道中的選舉請求消息中的前導。 S202:用戶終端設備(CPEn)通過對接收的下行信道中的選舉請求消息
中的前導進行估計，獲得上行信道的CSI ( Channel State Information,信道狀
態信息)的共軛預均衡"t艮告。
S203:至少兩個用戶終端設備根據所述共軛預均衡報告同時上報第一感
知報告。例如，CPEn通過上行信道的CSI的共軛預均衡報告，上報K(K為
正整數)比特如下第一感知報告
(1)如果第k (k為小於或等於K的正整數)比特的共軛預均衡4艮告為
1， CPEn發送感知判決信號
(2 )如果第k比特的共軛預均衡報告為0, CPEn發送感知判決信號:
其中，^表示第n (n為正整數)個CPE上報的第k比特的第一感知報 告，或者說感知判決信號；A。表示第n個CPE的上報的信道；Pw表示第k 比特的共軛預均衡報告為1的CPE上報的感知判決信號的功率。
S204:對接收的所有第一感知報告在空口進行比特合併，獲得第二感知 報告(感知判決信號)
其中，K表示在空口合併的第k比特的第一感知報告後獲得的感知判決
信號；A"表示第n個CPE的上報的信道；屍w表示第k比特的共軛預均衡報 告為1的CPE上報的感知判決信號的功率；z"表示第n個CPE的上報的噪音 矢量；M表示上報第一感知報告的CPE的總個數；Z^的絕對值等於l，第k 個比特的共軛預均衡報告為1時，Z>rf=l;第k個比特的共軛預均衡報告為0S205: BS或者AP接收所有第一感知報告在空口進行比特合併後獲得的 第二感知報告。
S206:將第二感知報告的比特度量值與一個預設的門限值進行比較，如 果該第二感知報告的比特度量值大於預設的門限值，則判決存在已有業務用 戶；否則，判決不存在已有業務用戶。例如將接收的^的比特度量值與一個 預設的門限值THb比較，如果Yk〉門限THb,則判決值為1,認為存在已有業 務用戶；否則判決值為O,認為不存在已有業務用戶。
至此完成感知判決流程，進一步的，還可以包括如下過程
將K比特的第二感知報告的比特度量值與另一個預設的總門限值比較， 判決在一個簇內是否存在已有業務用戶。
下面對該實施例進行具體說明
假定在CR小區中
用戶終端設備的功率Pwr = 1;在一個簇內用戶終端設備的數量N=4;每 個用戶終端上報比特數K=l; 4個用戶上報為0, 0, 0,1(1個用戶檢測到已有 業務系統，而3個用戶沒有檢測到已有業務系統)
採用實施例 一 的方式進行合併
預設的門限值THb二0;
感知判決信號K =-2<THb,判決值為O,判定沒有已有業務系統。
上述實施例一描述了 CR系統在支持信道互惠的情況下，用戶終端設備根 據下行信道中的選舉請求消息中的前導獲得上行信道的信道狀態預均衡報 告，以及根據該預均衡報告發送第一感知報告，並採用比特級軟合併，將第 一感知報告在空口合併，將合併後獲得的第二感知報告發送至BS或者AP等 節點設備，BS或者AP等節點設備根據第二感知報告判決是否存在已有業務 用戶，採用該實施例，由於同時接收每個用戶終端的感知報告，使得感知上 報時間短，可以控制在l個時隙內，並且通過比特級軟合併增加了分集增益， 從而提高了感知的可靠性，避免CR系統幹擾已有業務用戶。實施例三、
為本發明實施例提供的一種協同感知的方法，本實施例中CR系統不滿足
信道互惠原則，例如該實施例中CR系統是一個FDD(Frequency Division Duplex,頻分雙工)系統，對於多個用戶終端設備同時發送的第一感知報告， 在空口進行比特級功率合併，獲得第二感知報告。具體過程如圖3所示，包 括如下步驟
S301:至少兩個用戶終端設備同時上報第一感知報告。例如，CPEn上報 K(K為正整數)比特如下第一感知報告
(1) 如果第k(k為小於或等於K的正整數)比特的報告為1, CPEn發 送感知判決信號
(2) 如果第k比特的報告為O, CPEn發送感知判決信號
其中，^表示第n (n為正整數)個CPE上報的第k個比特的感知判決 信號；iVr表示第k比特的報告為1的CPE上報的感知判決信號的功率。
S302:對接收的所有第一感知報告在空口進行功率合併，獲得第二感知 報告(感知判決信號功率)，具體獲得第二感知報告的步驟具體為
(1) 第一感知報告在空口合併後獲得的感知判決信號為
其中，j;表示在空口合併後獲得的感知判決信號；/z"表示第n個CPE的 上報的信道；^表示第n個CPE的上報的噪音矢量；^表示上報第一感知報 告的CPE的總個數；^表示第n (n為正整數)個CPE在上報的第k比特的 感知判決信號。
(2) 第一感知報告在空口合併後獲得的感知判決信號對應的功率為其中，巧表示接收的感知判決信號i;的功率；^表示第k比特的報告為1 的CPE的個數；iV表示所有CPE的個數；Pht表示第k比特的報告為1的CPE 上報的感知判決信號的功率；五(/^)表示第k個信道衰落的平均值；g表示所 有CPE上報的感知判決信號的噪音的平均值。
S303: BS或者AP接收所有第一感知報告在空口進行功率合併後獲得的 所述第二感知報告。
S304:將第二感知報告的比特度量值與一個預設的門限值進行比較，如 果該第二感知報告的比特度量值大於預設的門限值，則判決存在已有業務用
戶；否則，判決不存在已有業務用戶。例如將接收的K的功率g的比特度量 值與一個預設的門限值THb比較大小，如果g〉門限THb,則判決值為1,認 為存在已有業務用戶；否則決值為O,認為不存在已有業務用戶。
至此完成感知判決流程，進一步的，還可以包括如下過程
將K比特的感知報告的比特度量值與另一個預設的總門限值比較大小， 判決在一個簇內是否存在已有業務用戶。
下面對該實施例進行具體i兌明
假定在CR小區中
用戶終端設備的功率Pwr = 1;在一個簇內用戶終端設備的數量N=4;上 報比特數K4; 4個用戶上報為0,0,0,1(1個用戶檢測到已有業務系統，而 3個用戶沒有檢測到已有業務系統)
採用實施例二的方式進行合併
予貞i殳的門限4直THb二4
上報信噪比(SNR) =3dB,
噪音矢量 zl =0.2141 +0.4478i; z2 = 0.1655 + 0'2889i;
z3 = 0.0202+ 0.3385i;
z4 = 0.2845 -0.1278i
信道衰落矢量:
hi =-0.3058 - 1.1776i;
h2 = 0.0886 + 0.2034i; h4 = 0.8407 - 0扁6i;
h3 =-0.8106+ 0.8420i;
10感知判決信號功率A :3.2〈THb.判決值為0，判定沒有已有業務系統。
上述實施例二描述了 CR系統在不支持信道互惠的情況下，用戶終端設備 同時向基站或者AP發送第一感知報告，並採用比特級功率合併的方式，將第 一感知報告在空口合併，將合併後獲得的第二感知報告發送至BS或者AP等 節點設備，BS或者AP等節點設備根據第二感知報告判決是否存在已有業務 用戶，採用該實施例，由於同時接收多個用戶終端設備發送的感知報告，使 得感知上報時間短，可以控制在1個時隙內，並且通過比特級軟合併增加了 分集增益，從而提高了感知的可靠性，避免CR系統幹擾已有業務用戶。
是可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機 可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括如下步驟
接收空口發送的第二感知報告，該第二感知報告為在空口合併的至少兩 個用戶終端設備同時發送的第一感知^^告；
根據第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。
上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
實施例四、
該實施例為實現本發明所提供的一種協同感知的系統，如圖4所示，包 括合併單元402和節點設備403;
合併單元402用於將至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知才艮告在 空口進行合併，獲得第二感知報告；
節點設備403,用於接收所述合併單元402獲得的第二感知^^艮告，並根據 所述第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。例如，BS或者AP等節點設 備403將第二感知報告的比特度量值與一個預設的門限值進行比較，若第二 感知報告的比特度量值大於預設的門限值，則判決存在已有業務用戶；否貝'J, 判決不存在已有業務用戶。
本實施例中，至少兩個用戶終端設備同時向合併單元402發送第一感知 報告，合併單元402接收到感知報告合併後發送至節點設備403,節點設備 403根據合併後的感知判決是否存在已有業務用戶。本發明實施例提供的系統通過合併單元將至少兩個用戶終端設備同時發送第一感知報告進行合併，將合併後獲得的第二感知報告發送至BS或者AP 等節點設備，BS或者AP等節點設備根據第二感知報告判決是否存在已有業 務用戶，採用該實施例，由於同時接收多個用戶終端設備發送的感知報告， 使得感知上報時間短，並且通過合併增加了分集增益，從而提高了感知的可 靠性，避免CR系統幹擾已有業務用戶。在本發明另 一個實施例中，所述合併單元402包括比特合併單元，用於將至少兩個用戶終端設備401同時發送的第一感知 報告在空口進行比特合併，獲得第二感知報告，並將合併後的第二感知報告 發送至節點設備403。具體合併過程可參見實施例二中的步驟S204,此處不 再贅述。在本發明又一個實施例中，所述合併單元402包括功率合併單元，用於將所述至少兩個用戶終端設備401同時發送的第一 感知報告在空口進行功率合併，獲得第二感知報告，並將合併後的第二感知 報告發送至節點設備403。具體合併過程可參見實施例三中的步驟S302,此 處不再贅述。實施例五、該實施例為實現本發明所提供的一種節點設備，如圖5所示，包括 接收單元501，用於接收來自空口的第二感知報告，所述第二感知報告為 在空口合併的至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告。判決單元502,用於根據所述第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。 例如，BS或者AP等節點設備的判決單元502將第二感知報告的比特度量值 與一個預設的門限值進行比較，若第二感知報告的比特度量值大於預設的門 限值，則判決存在已有業務用戶；否則，判決不存在已有業務用戶。本實施例中，由於節點設備接收的感知報告為同時接收多個用戶終端設 備發送的感知報告，使得感知上報時間短，並且通過合併增加了分集增益， 從而提高了感知的可靠性，避免CR系統幹擾已有業務用戶。在本發明另一個實施例中，所述節點設備還包括廣播單元，用於向用戶終端設備廣播下行信道的感知選舉請求消息的前 導，以使用戶終端設備根據所述感知請求消息的前導獲得第一感知報告。例 如，BS或者AP廣播下行信道中的選舉請求消息中的前導，用戶終端設備通 過接收的下行信道中的選舉請求消息中的前導進行估計，獲得上行信道的信道狀態信息的共軛預均衡報告，用戶終端設備通過上行信道的CSI的共軛預均衡報告，向接收單元發送第一感知報告。本實施例中，廣播單元向至少兩個用戶終端設備廣播信息，以使至少兩 個用戶終端設備同時發送第 一感知報告並在空口合併後將第二感知報告發送給接收單元501。以上對本發明的實施例進行了詳細的描述，為了體現本發明實施例所產 生的技術效果，下面結合仿真圖進行描述參見圖6，為本發明技術方案與現有技術一的性能比較的仿真圖。從圖6 可以看出(1 )現有技術一對N (正整數)個CPE的上報時間為N個時隙， 而本發明技術方案對N個CPE的上報時間為1個時隙；(2)現有技術一中的 感知報告上報表時間隨著CPE用戶數的增加呈線性增加；而本發明技術方案 中的感知上報時間是恆定的。可見，本發明實施例採用的技術方案可縮短上 報感知報告的時間，節省感知的開始。圖7和圖8為本發明技術方案與現有技術二的性能比較的仿真圖。其中， 圖7為採用每簇IO個用戶時與現有技術二性能比較的仿真圖，圖8為採用每 簇20個用戶時與現有技術二性能比較的仿真圖。假定單個CPE,感知能力為虛警概率Pf二O.l; 漏檢概率為Pn^0.1; 上報信噪比SNR =3 dB ;上 報比特K二1。從圖7和圖8,我們可以看到本發明技術方案的上報時間和現有技術二的 上報時間是相同的，但是本發明技術方案在虛警和漏檢概率之間的折中更好， 特別在當CPE用戶數很大的時。並且在知道CSI的情況下，替特級軟合併的 性能優於比特功率合併。以上對本發明所提供的一種協同感知的方法、系統和節點設備進行了詳 細介紹，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為 對本發明的限制。
權利要求
1、一種協同感知的方法，其特徵在於，包括接收來自空口的第二感知報告，所述第二感知報告為在空口合併的至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告；根據所述第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。
2、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述接收來自空口的第二感 知報告之前，包括向用戶終端i殳備廣播下行信道的感知選舉請求消息的前導； 至少兩個用戶終端設備根據接收的所述下行信道的感知選舉請求消息的 前導進行估計，獲得上行信道的信道狀態信息，對所述信道狀態信息進行共 軛預均衡獲得第一感知報告，發送所述第一感知報告到所述空口 。
3、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述在空口合併的至少兩個 用戶終端設備同時發送的第 一感知報告具體為在空口進行比特合併的至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告。
4、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述在空口合併的至少兩個 用戶終端設備同時發送的第 一感知報告具體為在空口進行功率合併的至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告。
5、 如權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，根據所述第二感知報告 判決是否存在已有業務用戶，包括將所述第二感知報告的比特度量值與一個預設的門限值進行比較，若所 述第二感知報告的比特度量值大於所述預設的門限值，判決存在已有業務用戶；否則，判決不存在已有業務用戶。
6、 一種協同感知的系統，其特徵在於，包括合併單元和節點設備； 所述合併單元，用於將至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告在空口進行合併，獲得第二感知報告；所述節點設備，用於接收所述合併單元獲得的第二感知報告，並根據所 述第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。
7、 如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述合併單元包括比特合併單元，用於將所述至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知 報告在空口進行比特合併，獲得第二感知報告。
8、 如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述合併單元包括 功率合併單元，用於將所述至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告在空口進行功率合併，獲得第二感知報告。
9、 一種節點設備，其特徵在於，包括接收單元，用於接收來自空口的第二感知報告，所述第二感知報告為在 空口合併的至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告；判決單元，用於根據所述第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。
10、 如權利要求9所述的設備，其特徵在於，所述設備還包括 廣播單元，用於向用戶終端設備廣播下行信道的感知選舉請求消息的前導，以使用戶終端設備根據所述感知請求消息的前導獲得第一感知報告。
全文摘要
本發明公開了一種協同感知的方法、系統和節點設備。本發明方法包括接收來自空口的第二感知報告，第二感知報告為在空口合併的至少兩個用戶終端設備同時發送的第一感知報告；根據所述第二感知報告判決是否存在已有業務用戶。通過本發明，能夠在感知已有業務用戶的過程中，縮短感知時間的同時，提高感知的可靠性。
文檔編號H04L12/28GK101616045SQ200810126218
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月26日 優先權日2008年6月26日
發明者伍天宇, 劉堅能, 呂林軍 申請人:華為技術有限公司