[發(fā)明專利]面向蜂窩通信網(wǎng)絡的低功耗多信道頻譜感知方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310395408.9
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103476037A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 周一青;沈志舉;劉玲;黃伊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院計算技術(shù)研究所
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W52/02;H04B17/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及認知無線電網(wǎng)絡，特別是涉及在基于認知無線電的蜂窩通信網(wǎng)絡中進行低功耗多信道頻譜感知的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著無線通信的數(shù)據(jù)傳輸速率的提高，對于頻譜資源的需求在不斷增加，而固定的頻譜分配政策導致某些頻段在時間和空間上利用率不高。認知無線電（Cognitive?Radio，CR）的提出目的在于通過對當前無線電環(huán)境的感知，從時間和空間上重新利用空閑的頻譜，解決當前無線通信網(wǎng)絡中頻譜資源緊張和頻譜資源利用率低下的問題，主要研究如何在不影響授權(quán)用戶正常通信的基礎上，機會式地利用空閑頻譜進行通信，滿足認知用戶的業(yè)務需要和提高頻譜利用率。

在CR系統(tǒng)中，提供共享頻譜資源的用戶為授權(quán)用戶（Primary?User，PU），其所在的系統(tǒng)為授權(quán)系統(tǒng)，機會式地利用共享頻譜中空閑頻譜資源的用戶為認知用戶（Cognitive?User，CU），其所在的系統(tǒng)為認知系統(tǒng)（CR系統(tǒng)）。共享頻譜是指在固定的頻譜分配政策中分配給授權(quán)系統(tǒng)使用，而同時其它系統(tǒng)不允許使用的頻譜，空閑頻譜也即頻譜空洞，是授權(quán)用戶未使用的可以被CU使用的頻譜資源。為了保護授權(quán)用戶和有效利用空閑頻譜，CR系統(tǒng)需要對信道進行感知，以檢測授權(quán)用戶是否在該信道上出現(xiàn)，感知是由認知基站（Cognitive?Base?Station，CBS）和CU合作完成的，檢測結(jié)果的匯總和頻譜分配由CBS或者其它實體完成。

當CBS和CU對相應的信道感知時，工作在該信道上的CU需要保持一段時間的靜默，以保證CU的通信不會對感知結(jié)果造成影響，這段時間稱為靜默期。靜默期按實現(xiàn)方式可以分為兩種：同步靜默期和異步靜默期，在同步靜默期中，在同一時間CR系統(tǒng)中的所有CU都停止發(fā)送數(shù)據(jù)，CR系統(tǒng)完成對所有信道的檢測；在異步靜默期中，不同信道的靜默期可以在不同時刻，每次檢測部分信道，CU只需在檢測的信道上停止傳輸數(shù)據(jù)，在其它信道上可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。

為了完成蜂窩網(wǎng)絡中多信道的頻譜感知，現(xiàn)有CR技術(shù)中，CR系統(tǒng)為系統(tǒng)中不同工作信道的分配不同的靜默期即采用異步靜默期的方法，CBS和CU都具有信道檢測的功能，在給定的靜默期對相應的信道分別進行檢測，工作在此信道上的CBS和CU暫時停止在該信道上傳輸數(shù)據(jù)，未工作在此信道上的CBS和CU只需要對該信道進行檢測。檢測結(jié)束后CU將感知結(jié)果發(fā)送給所屬CBS，然后CR系統(tǒng)根據(jù)檢測結(jié)果更新當前信道的狀態(tài)信息和信道分配信息。

在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，當每個信道處于靜默期時，網(wǎng)絡中的CBS和CU需要對該信道進行檢測，由于檢測時產(chǎn)生大量的功耗，相對于傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡而言，認知無線電網(wǎng)絡的功耗會大大增加，這不僅增加了系統(tǒng)的運營成本，也會使得CU能夠持續(xù)工作時間減少。同時在對信道進行頻譜感知時沒有考慮各個小區(qū)的實際情況來判斷是否在該小區(qū)需要執(zhí)行相應的頻譜感知，以減少系統(tǒng)的檢測次數(shù)以降低能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種面向蜂窩通信網(wǎng)絡的低功耗多信道頻譜感知方法及其系統(tǒng)，用于通過在認知無線電系統(tǒng)中充分利用共享頻頻以盡可能避免對授權(quán)用戶干擾，并減少系統(tǒng)進行頻頻感知的次數(shù)，降低CU和CBS的功耗。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種面向蜂窩通信網(wǎng)絡的低功耗多信道頻譜感知方法，其特征在于，包括：

步驟一，信道管理實體選擇當前認知無線電系統(tǒng)所使用的共享頻譜，并將該共享頻譜劃分為多個信道；

步驟二，信道管理實體在頻域?qū)⒏餍诺绖澐譃槎鄠€信道簇，當頻譜感知時對不同信道簇中的信道采用異步靜默期，對同一信道簇中的信道采用同步靜默期；

步驟三，在靜默期期間，認知用戶終端根據(jù)認知基站的控制完成對應當前小區(qū)內(nèi)的頻譜感知操作，并將感知結(jié)果匯報給認知基站，由認知基站對感知結(jié)果整合后匯報給信道管理實體；以及

步驟四，信道管理實體根據(jù)整合后的感知結(jié)果，更新當前所有信道在各個小區(qū)的狀態(tài)信息，并反饋給認知基站。

所述的低功耗多信道頻譜感知方法，其中，所述步驟一中，包括：

所述信道管理實體根據(jù)信道的狀態(tài)將信道劃分為工作信道、備用信道和不可用信道。

所述的低功耗多信道頻譜感知方法，其中，所述步驟三中，包括：

所述認知基站根據(jù)當前小區(qū)的工作信道、備用信道和業(yè)務量情況在在靜默期期間按需部署小區(qū)內(nèi)的頻譜感知操作。

所述的低功耗多信道頻譜感知方法，其中，所述步驟三中，包括：