[发明专利]与频谱感知有关的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及该领域中基于协作频谱感知的频谱利用的部分。

背景技术

近期的研究表明，无线频谱的使用通常严重不足。其中的一个关键因素在于当前的频谱许可系统。即，无线频谱的某个部分被许可给一方，例如无线通信系统的运营商，该方被给予使用无线频率的该部分的绝对权利。例如，即使许可了有用频谱的大部分，一些测量(例如，参见T.Erpek，K.Steadman，D.Jones，“Spectrum Occupancy Measurements：Dublin，Ireland，Collected On April 16-18，2007”，Shared Spectrum Company Report，2007)表明，该频谱的某些部分严重利用不足。因此，无线频谱的更加灵活的使用成为热点研究主题，其目的在于优化(即，最大化)可用无线频谱的使用。规程提出的一种方法是向被许可人(主要用户)许可频谱，同时在并不会对主要用户的系统工作引入有害干扰的条件下允许其它用户(次要用户)使用所许可的频段。正在讨论的另一种方法是必须在多个用户之间以等同权利共享完全未许可的频谱。

正努力开发新的概念和术语，以引入对无线频谱的更加灵活且有效的使用。

一个新的术语是动态频谱接入，其描述了频谱接入，其中无线单元并不局限于仅使用特定频谱段(例如他们的许可频谱)，而是基于诸如估计的吞吐量和延迟需求、频谱可用性等条件来适配他们所使用的频谱。例如，自身的许可频谱内的负载较高的蜂窝系统可以动态地接入某些其它被许可人拥有的频谱段，以临时增加其吞吐量，只要该蜂窝系统不会对主要系统引起不可接受的干扰，或者通信节点的网络可以基于当前频谱条件来改变其工作频率。可能地，动态频谱接入可以实现有限资源的更加高效的使用，无线频谱就是有限资源。这是因为，多个系统将共享相同的资源，从而当一个系统仅需要少量的频谱时，经历较高负载的其它系统可以利用更宽的带宽。

一个重要的概念是按需频谱(spectrum-on-demand)，这意味着，在被触发时，无线节点仅作为未许可(或者次要)用户在频谱段内操作。无线节点发起通过未许可频段的通信的一个原因可以是许可的频段(如果有的话)无法满足所需需求。例如，可能在中央站点的峰值负载时间、在例如音乐会或运动赛事的特殊事件期间、或者当相同小区内的多个用户中的每个均需要较高带宽时，出现这种事件。

按需频谱场景通常基于网络的结构而稍有不同，网络的结构可以是集中的和分散的(自主的)。

集中网络具有主要(或中央)节点，主要节点具有对网络的控制功能。集中网络的示例是当前针对移动通信采用的通用蜂窝网络，其中，主要节点(典型地为基站(BS))处理与小区内的其它节点(用户设备(UE))的所有通信。集中网络的另一示例是对等网络，其中，主控节点(可以将其功能赋予并转交给网络中的任意节点)具有调节其它节点的功能。

在分散网络中，所有节点在本质上是等同的(即，没有节点可以控制另一节点的操作)并且自主地操作和通信。根据预定规则或惯例来执行频谱使用。如果节点感受到增加带宽的需求，则如果相邻节点接受，例如相邻节点愿意减少他们的频谱使用，该节点可以增加其对共享频谱的使用。可选地，节点可以设法检测并接入系统未使用的频谱(并不一定要与其它节点共享)，以满足需求。

与集中和分散网络(一般而言还有动态频谱接入)有关的概念是所谓的频谱感知(下面称为“感知”)。感知是通过监控无线传输来确定例如特定频谱段当前是否至少部分地可供使用的动作。也即，感知是发现可以以动态且可能次要的方式接入的频谱机会的方法。参与感知的设备通常被称为感知器。诸如用户设备和基站之类的各种网络节点都可以用作感知器。由于通过感知识别的频谱机会可以看作与专门许可给系统的频谱相比更不可靠，这些机会可以用于被认为在时间上不严格的传输。

例如，在A.Ghasemi，E.S.Sousa，“Opportunistic Spectrum Access in Fading Channels Through Collaborative Sensing，”Journal of Communications，vol.2，no.2，pp.71-82，March 2007中表明，针对高可靠性的感知结果，需要至少在某种程度上感受到不相关衰落(关于感知所施加于其上的可能信号)的多个感知器。这是因为，单个感知器可能处于强衰落中，使得其几乎不可能或者至少非常难以检测到频谱资源的当前使用。因此，通常提倡应该以包括多个感知器的协作方式来执行感知。