[发明专利]基于频谱感测边信息的认知无线电系统的功率控制

说明书

本申请是申请日为2008年4月10日、申请号为200880022534.7（国际申请号为PCT/IB2008/003360）、发明名称为“基于频谱感测边信息的认知无线电系统的功率控制”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的引用

本申请要求以美国临时申请60/914,140为优先权，其在2007年4月26提交，题为“基于频谱感测边信息的认知无线电系统的功率控制”。

技术领域

公开的主题涉及在认知无线电系统中基于频谱感测边信息的功率控制。

背景技术

作为简要的背景技术，认知无线电是无线通信的一个范例，在其中，网络或者无线节点改变其传送或接收参数，以在不干扰许可用户的情况下高效地通信。参数的改变基于主动监测在外部和内部的无线电环境中的几个因素，例如无线电频谱、用户行为和网络状态。

在认知无线电系统中，只要许可（主）用户在某个特定时隙和某个具体地理位置上未出现，未许可（次）用户就可以使用许可频谱。然而，当主用户重现（例如，回来又再次出现）时，理想地，次用户应该立刻腾空该频谱以避免干扰主用户。

在过去几年中，无线服务的爆增表现出对商业社区、消费者和无线通信管制的巨大且不断增长的需求。随着通信应用的这种增长，频谱已变得更拥挤。即使联邦通信委员会（FCC）已经扩充了一些频带，但这些频带被专有地分配给具体的用户或服务提供方。这些扩充不一定会保证总是最有效率地使用频带。

在这一点上，已经说明：大部分的无线电频谱在极大程度上未被充分利用。例如，蜂窝式网络频带在世界的大部分地区都已经超负荷，但是业余无线电或寻呼频率则不然。另外，即使未许可用户的传送将不会给许可服务带来任何干扰，也将那些很少使用的频带分配给未许可用户不能访问的具体服务。

为了解决在频谱拥挤和在频谱未充分利用之间的冲突，最近已提出了认知无线电，作为聪明且巧妙的技术，其允许非法用户择机使用许可频带。通过检测特殊频谱“洞（holes）”且迅速跳入它们以满足频谱的需求，认知无线电可以显著地改善频谱利用。为确保高频谱效率、同时又避免干扰许可用户，认知无线电应该能够灵活地适应频谱状况。因此，在频谱感测、动态频率选择和传送功率控制的领域中，期待认知无线电的改进。

认知无线电的最有挑战性的问题之一是：当认知无线电接入许可频带、但未能注意到许可用户的存在时出现的干扰。为了解决这个问题，认知无线电应该被设计为在不产生有害的干扰的情况下与许可用户共存。已提出了用来减轻在认知无线电系统中的未许可用户的干扰的一些传统技术，包括：（1）正交频分多路复用（OFDM）方法，其被提出，以通过留有一组子信道不使用，来避免干扰，（2）变换域通信系统（TDCS）方法，其被提出，以通过在被破坏的谱位置不设置波形能量来减轻干扰，和（3）功率控制方法，其被提出，以基于对于主信号的局部信噪比（SNR）的测量，来允许认知无线电调整它们的传送功率，以便保证对主系统的服务质量（QoS）。

然而，为了避免对许可用户的干扰，认知无线电的传送功率应该基于许可用户的位置而被限制。上述的第三个方法首先假设认知无线电无法知道许可用户的这些位置，然后提出使用SNR作为代理测量，然而，如果主接收器是在屋顶的TV天线，则它可能在一个位置上测量出0dB的SNR，同时在相同的位置的地面上的认知无线电可能测量出－10dB，因此，SNR是不良的代理，其没有呈现出直接相关于许可用户的位置。

在这一点上，在实践中，对于认知无线电来说很难定位许可用户，这是因为，在认知无线电和许可用户之间的信道通常是未知的。此外，系统处于运行中的环境可能有很大的延迟扩散，且因此，在认知无线电和主用户之间的信道模型因衰落、屏蔽和路径损耗效应而很复杂。

在另一个传统的系统中，利用本地振荡器（LO）泄漏功率，以尝试定位主接收器。然而，这样的方法很难在实践中应用，这是因为，该方法要求靠近于主接收器而安装的传感器节点以检测LO泄漏功率，其非常不实际。

因此，期望改进的系统和方法，以提高认知无线电系统的功率控制，其不依赖于附加结构，如在主接收器附近添加的用于检测LO泄漏功率的传感器节点。此外，期望这样的系统，其基于关于到许可用户的距离的测量来控制认知无线电的功率，且其没有如上述讨论的第三个方法的固有缺陷。

现有设计的上述缺陷是仅仅意欲提供当今设计的一些问题的总的回顾，并且没有意欲是穷举性的。认知无线系统的技术现状的其他问题和本发明的相应的益处会在本发明的非限制性实施例的后续描述中变得更清晰。

发明内容