[发明专利]基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及频谱接入技术，尤其涉及一种基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法及系统。

背景技术

提高无线电特性的认知度有利于提高频谱的利用率，因此有关认知无线电方面的研究在近几年成为该领域研究的热点。当前，认知无线电的研究并非仅仅停留在理论阶段，IEEE 802.22工作组结合现实环境中的诸多因素，正致力于将认知无线电的付诸实现。在诸多因素中，频谱空洞的差异性(或不均匀性)是其中备受关注的一种因素。

C.Peng等人将频谱空洞的差异性看做是由于主用户的业务以及移动特征所导致的频谱空洞随时间和空间的变化，并将这种频谱空洞的时变性和空变性定义为“频谱空洞不均匀性”。在此基础上，频谱空洞不均匀性的研究被用于服务质量(QoS，Quality of Service)保证的信道选择、频谱调度、动态控制信道管理以及频谱共享网络等。其它有关频谱空洞的研究还包括Miao Ma等人将信道不均匀性定义为不同频谱空洞的通信范围和干扰范围的不同，并基于这一概念提出了跨层设计的Mesh网络(一种无线网格网络)结构。信道不均匀性的概念还涉及对整个网络中非统一使用的频率之间的差异、不同信道的误包率，以及从用户使用等级的不同。

前期的研究是基于所有检测到的频谱空洞均可被从用户使用，但是实际上部分检测到的空洞存在不能提供从用户所需的容量的情况，因此不能有效地避免由此产生的阻塞和掉话问题。此外，由于频谱空洞之间的频率(如频谱空洞的中心频率)可以相差较远，现有的研究成果难以解决因无线参数(主要是指电磁波传播环境中的无线环境的参数，例如电磁波传播中受到的建筑物的阻挡会导致电磁波的传播损耗的增加)不准确和干扰强度剧烈变化引起的掉话。这些技术问题使得从系统的吞吐量和频谱利用率难以提高。因此，如何使从用户接入恰当的频谱空洞成为频谱接入技术亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法，使从用户接入恰当的频谱空洞，从而提高从系统的吞吐量和频谱利用率。

本发明的一个方面提供了一种基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法，该方法包括：从用户进行频谱检测获取频谱空洞的初步检测结果；根据频谱空洞的初步检测结果计算频谱空洞对应的信道容量；根据从用户的传输速率需求和频谱空洞对应的信道容量对频谱空洞进行评估，剔除不能满足从用户的传输速率需求的频谱空洞获取频谱空洞的复选结果；计算从用户当前接入的频谱空洞的均匀区间，并从频谱空洞的复选结果中筛选出处于均匀区间内的频谱空洞以获取频谱空洞的筛选子结果；从频谱空洞的筛选子结果中选取频谱空洞并接入从用户，优选地，选取信道容量最小的频谱空洞，并将从用户接入信道容量最小的频谱空洞。

本发明提供的基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法的一个实施例中，该方法还包括：在剔除不能满足从用户的传输速率需求的频谱空洞获取频谱空洞的复选结果之后，计算从用户当前接入的频谱空洞的均匀区间之前；判断从用户是否需要切换频谱空洞；如果从用户需要切换频谱空洞，则计算从用户当前接入的频谱空洞的均匀区间；否则，在频谱空洞的复选结果中选择信道容量最小的频谱空洞，并将从用户接入复选结果中信道容量最小的频谱空洞。

本发明提供的基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法的一个实施例中，该方法还包括：在从频谱空洞的复选结果中筛选出处于均匀区间内的频谱空洞以获取频谱空洞的筛选子结果之后，从频谱空洞的筛选子结果中选取信道容量最小的频谱空洞之前；判断筛选子结果是否是空集；如果筛选子结果是空集，则在频谱空洞的复选结果中选择信道容量最小的频谱空洞，并将从用户接入复选结果中信道容量最小的频谱空洞；否则，在频谱空洞的筛选子结果中选择信道容量最小的频谱空洞，并将从用户接入筛选子结果中信道容量最小的频谱空洞。

本发明提供的基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法的一个实施例中，该方法根据频谱空洞的初步检测结果，结合频率因素和传播环境因素来计算频谱空洞对应的信道容量。

本发明提供的基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法的一个实施例中，该方法通过频谱空洞对应的信道容量对频率求偏导数的方式，计算从用户当前接入的频谱空洞的中心频率所处的均匀区间。