[发明专利]认知无线网络中的分级频谱感知方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信技术，尤其涉及一种认知无线网络中的分级 频谱感知方法及装置。

背景技术

随着无线通信业务的增长，可利用的频带日趋紧张，频谱资源匾 乏的问题日益严重，这已经成为制约无线移动通信朝着宽带化、泛在 化等方向发展的基本问题。世界各国现行的频率使用政策除分配极少 的ISM频段之外，大多采用授权制度。而获得授权的用户，并非全部 都是全天候占用许可频段，一些频带部分时间内并没有用户使用，另 有一些偶尔才被占用，这样即使系统频谱使用率非常低，仍无法将空 闲的频谱分配给其他系统使用，即无法实现动态频谱共享。怎样才能 提高频谱利用率，在不同区域和不同时间段里有效地利用不同的空闲 频道，成为人们非常关注的技术问题。为了解决该问题，Joseph Mito1a 于1999年在软件无线电的基础上提出了认知无线电(Cognitive Radio) 的概念，要实现动态频谱接入，首先要解决的问题就是如何检测频谱 空洞，避免对主用户的干扰，也就是频谱感知技术。认知无线网络用 户需要一边通过频谱感知检测主用户是否存在，一边进行业务通信从 而利用频谱空洞，实现动态频谱共享。随之而来的问题就是认知无线 网络用户的通信质量与业务体验无法得到保证，因为绝大多数的频谱 感知算法都要求在频谱感知进行时认知无线网络基站与用户进行静 默来保证感知算法的准确度，而认知无线网络在静默时，基站不能对 用户进行任何调度，用户也不能发送数据给基站。这样，由于认知无 线网络需要实时地且持续不断地通过频谱感知来确定主用户是否出 现，频繁出现的静默期会对影响认知无线网络的吞吐量以及认知用户 的通信质量。此外，如果需要感知的主用户系统所占用频段比较宽， 且远远超出了单个认知用户的感知能力时，静默期需要持续以秒为数 量级时，会极大地损害认知用户的通信体验。

现有的频谱感知方案主要分为两种，一种是牺牲认知用户的通信 时间来换取频谱感知算法的时间，此时频谱感知检测主用户可能出现 的全频段。即认知无线网络在静默期不对终端用户进行任何调度，终 端用户也不发送数据，只是在静默期内运行频谱感知算法，等到认知 用户将全频段频谱感知结果得到后，再上报到认知无线网络基站侧。 之后，在认知无线网络基站的统一调度下恢复认知无线网络的业务通 信，且基站负责对感知结果的处理与决策。另一种是牺牲认知无线网 络的部分工作频段来换取频谱感知算法可以持续长时间的执行，而认 知无线网络智能以轮询的方式工作在部分工作频段上，而频谱感知算 法负责轮询地检测未被认知无线网络占用的频段。等到一轮的轮询结 束后，认知无线网络用户可以得到全频段的感知结果，上报到认知无 线网络基站，由基站通过感知结果进行决策。

上述两种频谱感知方案均存在一定得问题，其中，第一种技术方 案包括如下缺点：该方案对全频段进行频谱感知算法时所需感知时长 较长，导致在对全频段频谱感知算法进行时采用的静默期的数量级在 几百毫秒甚至是秒级，不仅会大大降低认知无线网络系统的吞吐量， 并且损害认知用户的通信质量与业务体验；

第二种技术方案包括如下缺点：其一，由于该方案的特性，认知 无线网络无论在主用户出现或者没有出现的情况下都不能使用自己 全部的工作频段，造成了频率资源的浪费的同时也大大降低了认知无 线网络的吞吐量；其二，由于该方案中认知无线系统工作频段的轮询 特性，认知系统及用户需要频繁地跳频来保持频谱感知算法能够正常 运行，这使得认知无线网络系统的实现及部署难度大大增加；其三， 由于轮询完成整一轮之后，认知用户才能得到全频段的感知结果，在 这之后才能上报认知无线网络基站，需要等待的时间比较长，如果有 主用户出现无法快速反应。