[发明专利]一种基于USRP实验平台与频谱感知结果进行频谱切换的方法

说明书

本发明公开了一种基于USRP实验平台与频谱感知结果进行频谱切换的算法，其属于异构无线网络频谱共享领域。所述算法可以用于异构无线网络的频谱切换。算法的基本思想包括感知和切换，感知部分是重复检测次用户所使用的频段，将感知结果与预先设置的阈值比较，大于阈值可判定主用户已接入，立即向该频段中心频率两侧检测是否有空闲频段可供次用户切换；切换部分运用二分答案的思想，在较快时间内找到一定范围内最宽的可供次用户接入的空闲频段，如果宽度不足以用户使用，扩大频谱感知范围再次寻找足够宽度的空闲频段。本发明公开的方法使特定用户能在短时间内寻找到符合要求的空闲频段接入，提高认知无线电用户对频谱的利用率，减少频谱资源的浪费。

技术领域

本发明公开了一种基于USRP实验平台与频谱感知结果进行频谱切换的方法，其属于异构无线网络频谱共享领域。

背景技术

随着无线通信的不断发展，业务的多样性和接入场景的多元化，无线网络模式越来越复杂，已形成多种异构无线网络并存的格局，并且每一种异构网络都有其特有的网络特性，如以语音业务为主的2G、3G网络，最新部署的带宽更高、延迟更低的LTE网络，或者提供局域网内高速视频服务的WLAN网络以及传统的广播电视信息网络。然而由于固有的独立设计，异构网络之间很难实现相互连接，使得网络运营商很难从全局视角实现不同异构网络的优势互补以及对无线网络的优化。而随着用户数量以及业务需求的不断增加，进而形成越来越庞大、越来越复杂的异构无线网络。同时随着移动用户流量需求的指数型增长，移动通信可用频谱资源逐渐显得不足，当前的无线通信系统正面临频谱资源危机，而频谱资源危机的一个重要原因是无线资源的低利用率。基于认知无线电技术，在不影响该频段现有授权系统的情况下，动态地接入授权用户未使用的频谱空洞进行通信，可以有效地提高对无线频段的资源利用率；同时，在不同用户之间进行切换，满足不同优先级用户的使用，具有较高的研究价值和意义。

与传统的单一网络不同，异构无线网络是由层次、结构和功能各不相同的多种网络构成，其授权用户活动性和链路质量较单一网络而言更加复杂；另外，由于各个网络的重叠覆盖，可以在多种网络上为用户分配频谱。因此，频谱共享策略的好坏，直接影响各个网络的负载状态、资源利用率和用户体验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种基于USRP实验平台与频谱感知结果进行频谱切换的方法，用于解决频谱资源的合理利用问题。采用本发明公开的方法，可以有效降低数据采集量，并且快速进行频谱切换以达到合理利用频谱资源的目的。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于USRP实验平台与频谱感知结果进行频谱切换的方法，具体步骤如下：

步骤1：每隔一段时间检测次用户所在频段能量数据，即进行频谱感知，频段中心频率为center_freq，根据USRP频谱感知结果，判断是否有主用户接入该频段，如果无其他用户接入该频段，则重复步骤1；

步骤2：检测到主用户接入后，根据用户所使用的频谱宽度width，确定每次需要新收集频谱数据的频段宽度step，step大小应大于width；

步骤3：初始化即将收集的center_freq左右两侧频段的频谱端点，分别为l_freq和r_freq，l_freq＝center_freq-step/2，r_freq＝center_freq+step/2；

步骤4：收集次用户所在频段中心频率center_freq左右两侧附近的频谱能量数据，其具体步骤如下

步骤4.1收集右侧r_freq到r_freq+step范围的频谱能量数据，若在r_freq到r_freq+step的范围内找到可接入的空闲频段，进入步骤1，若在r_freq到r_freq+step的范围内未找到可接入的空闲频段，进入步骤4.2；