[發(fā)明專利]頻譜分配方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010101083.5
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN102137409A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王衛(wèi)東;張英海;王永濤;李凡;王首峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W72/04
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 顏鏑

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及認知無線電領(lǐng)域，尤其涉及一種頻譜分配方法。

背景技術(shù)

截至2009年7月，全球移動用戶達44億。中國移動用戶已經(jīng)達到7.1億。到2015年，中國可為公眾移動通信規(guī)劃約1000MHz帶寬頻譜資源，但距離工信部電信研究院估算的1360MHz總帶寬需求還有300MHz左右的缺口，頻譜資源緊張。4G移動通信系統(tǒng)的帶寬是3G的10倍，意味著更大的帶寬需求，無線寬帶移動通信技術(shù)的快速發(fā)展受到頻譜資源緊缺的挑戰(zhàn)。尤其是在移動通信系統(tǒng)使用的高峰期頻率資源更加緊張。在最新頒布的物權(quán)法中，無線電頻譜資源已經(jīng)與土地、礦山、森林等共同被列為最重要的國家戰(zhàn)略性資源。如何最有效地利用有限的資源，同時開發(fā)新的資源，成為無線電頻譜領(lǐng)域的重要課題。

認知無線電技術(shù)的提出是為了解決現(xiàn)有頻譜資源利用不足的情況。認知無線電技術(shù)允許非授權(quán)用戶/從用戶(Secondary?User，SU)伺機的接入授權(quán)用戶/主用戶(Primary?User，PU)的授權(quán)頻段進行SU的通信。主、從用戶之間的頻譜共享的前提是從用戶對主用戶的干擾小于主用戶的干擾溫度限。但是，從用戶大多使用的頻譜檢測技術(shù)為發(fā)射機檢測，例如匹配濾波器檢測、能量檢測、靜態(tài)循環(huán)特征檢測等。但是從用戶的發(fā)射機和接收機處于不同的干擾地位，需要根據(jù)不同的干擾地位實施不同的檢測方案。

在主系統(tǒng)和從系統(tǒng)共存的環(huán)境中，從系統(tǒng)一方面要避免對主系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，另一方面也要避免受到主系統(tǒng)的干擾。圖1給出了主從系統(tǒng)共存時的干擾情況。其中實線圈代表從發(fā)射機的干擾范圍；虛線圈代表從接收機的受干擾范圍。當主接收機C處于A的干擾范圍內(nèi)并且A和C使用了相同的頻率時，從系統(tǒng)將造成對主系統(tǒng)的干擾；當D處于從接收機B的受干擾范圍內(nèi)并且B和D使用相同的頻率時，主系統(tǒng)將造成對從系統(tǒng)的干擾。

對于從發(fā)射機A來說，為了不對主系統(tǒng)接收機產(chǎn)生干擾，應(yīng)該使用其干擾范圍內(nèi)主接收機未使用的頻率作為發(fā)射頻率；對于從接收機B來說，為了不受到主系統(tǒng)發(fā)射機的干擾，應(yīng)該使用其受干擾范圍內(nèi)主發(fā)射機未使用的頻率作為信號接收頻率。因此對于從發(fā)射機來說頻譜空洞是其干擾范圍內(nèi)主接收機未使用的頻率，而從接收機的頻譜空洞是其受干擾范圍內(nèi)主發(fā)射機未使用的頻率。從發(fā)射機和從接收機的頻譜空洞是不同的，從發(fā)射機的頻譜空洞只與主接收機相關(guān)，而從接收機的頻譜空洞只與主發(fā)射機相關(guān)。

通過圖1對這種頻譜空洞進行進一步說明：假設(shè)頻率全集為F＝{f1，f2，…，fn}，從發(fā)射機A干擾范圍內(nèi)的主接收機使用了頻率f1、f3、f4，那么可以用于A發(fā)射的頻譜空洞集合為Ft＝{f2，f5，…，fn}。從接收機B受干擾范圍內(nèi)的主發(fā)射機使用了頻率f1、f2，那么可用于B接收的頻譜空洞集合為Fr＝{f3，f4，…，fn}。可用于A向B通信的頻率集合為：F’＝{f5，f6，…，fn}。

圖2給出了隱蔽站問題的示意圖，其中實線圈代表主用戶PU1和從用戶SU1的通信范圍，虛線圈代表SU1的頻譜感知范圍。在隱蔽站問題產(chǎn)生的場景中，由于SU1在頻譜感知過程中不能檢測到PU1的工作頻率f1，因此，當SU1使用f1與SU2通信時會對PU1對應(yīng)的主接收機PU2產(chǎn)生意外的干擾。可以看出SU1將PU2所使用的頻率看成了頻譜空洞，這是因為從用戶通過檢測發(fā)射機的頻率來估計主接收機的頻率，造成了頻譜感知的誤檢，產(chǎn)生了隱蔽站問題。實際上頻率f1是否屬于頻譜空洞用于SU1的發(fā)射，取決于PU2而不是PU1。由于PU2處于SU1的干擾范圍內(nèi)，所以f1不是SU1的頻譜空洞。

認知無線電中的暴露站問題發(fā)生在主接收機處于從系統(tǒng)干擾范圍外，而主發(fā)射機處于其檢測范圍內(nèi)時，如圖3所示。由于SU1檢測到PU1在使用f2進行通信，因此便會認為f2不屬于頻譜空洞。然而f2是可以用于SU1向SU2通信的，而不會對主系統(tǒng)PU2產(chǎn)生干擾。暴露站問題的產(chǎn)生與隱蔽站問題的產(chǎn)生類似，也是因為通過檢測主發(fā)射機的頻率來代替主接收機的頻率，造成了頻譜感知過程的失敗。實際上SU1的頻譜空洞僅與其干擾范圍內(nèi)的主接收機相關(guān)，與PU1是否使用f2無關(guān)，只與其干擾范圍內(nèi)主接收機的頻率相關(guān)，因此f2是SU1的頻譜空洞。

可以看出，僅僅通過檢測主發(fā)射機的頻譜感知方式，不能避免主從系統(tǒng)間的干擾，并且會降低頻譜資源的利用率，造成了隱蔽站和暴露站問題的產(chǎn)生。在認知無線電技術(shù)應(yīng)用到移動通信系統(tǒng)的過程中，由于移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的特殊性，系統(tǒng)內(nèi)部的干擾問題對移動通信系統(tǒng)對頻譜資源的有效利用造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容