专利名称：：认知无线电系统中的基于簇的协作谱感测的制作方法
技术领域：
：本主题公开涉及经由基于簇的(cluster-based)方法学来通过认知(cognitive)无线电系统的次要(secondary)用户进行的协作谱感测。
背景技术：
：作要简要的背景，认知无线电是一种用于无线通信的范例，其中网络或无线节点在没有干扰已许可的(licensed)用户的情况下、改变它的传送或接收参数以有效地进行通信。这个参数变更基于积极地监视在外部和内部无线电环境中的几个因素，诸如无线电频谱、用户行为和网络状态。在认知无线电系统中，只要在某些特定时隙和某些具体地理位置上不存在已许可的(主要(primary))用户，则未许可的(次要)用户就可以使用已许可的谱。然而，当主要用户回来并再次出现时，次要用户应该立即让出所述谱，以避免对主要用户的干扰。因此，连续的谱感测用于监视主要用户的存在。然而，当信道经历衰落和遮蔽(shadowing)时，认知用户的感测性能恶化。相应地，已经提出了协作谱感测来在感测处理中开发多用户分集(diversity)。传统上，协作感测执行于两个连续的阶段感测和报告。在感测阶段，每个认识用户单独地执行谱感测。在报告阶段，向公共接收机报告所有的本地感测观察，并且公共接收机作出关于不存在或存在主要用户的最终判决。大多数现有系统关注于其中通过完美的信道来向公共接收机报告观察的情况。然而，这是不切实际的，因为认知用户与公共接收机之间的信道通常经历衰落。如所提及的，在接入已许可的谱之前，认知用户应该检测是否存在主要用户。虽然到目前为止已经提出了各种检测方法，但是当假设主要用户的先验知识不可用时，所述检测方法中的任一个都不是最佳的。相应地，期望一种改善的系统和方法，来用于在没有假设主要用户的先验知识的情况下、在存在衰落和遮蔽时、改善用于协作谱感测的感测性能。当前设计的上述缺陷仅仅想要提供当今设计的一些问题的总览(overview)，并不是想要是穷举性的。当浏览接下来的描述时，认知无线电的技术状态的其它问题和这里描述的实施例的对应益处可进一步变得明显。
发明内容这里提供简化的
发明内容，以帮助使得能够基本或大致理解下面在更详细的描述和附图中的示范、非限制性实施例的各方面。然而，这个
发明内容不是想要作为广泛的或穷举性的总览。这个
发明内容的唯一目的是以简化的形式来呈现与各种示范非限制性实施例有关的一些构思，作为接下来的更详细描述的序幕。在示范、非限制行实施例中，为认知无线电系统提供基于簇的协作谱感测。对于认知用户的每个簇，确定簇头。每个簇头收集由簇内的认知用户所测量的报告信道的能量，并判决主要用户是否不存在于给定的谱。公共接收机然后聚集(aggregate)由簇头作出的簇级别的判决，并基于簇级别判决的融合(fusion)函数而跨越所有簇来作出主要用户是否不存在的判决。如果主要(已许可的)用户不存在，则次要(未许可的)用户可利用该谱。下面描述其它实施例。参考附图来进一步描述用于基于簇的协作谱感测的各种实施例，在附图中图1图示了基于簇的协作谱感测的高级框图；图2图示了执行基于簇的协作谱感测的方法的流程图；图3是示出了用于分簇(cluster)认知用户的处理的示范、非限制性框图；图4是图示了基于簇的协作谱感测的一方面的示范、非限制性框图；图5示出了根据基于簇的协作谱感测技术的用于不同数目认知用户的示范报告误差比较；图6和图7是示出了基于簇的协作谱感测技术的比较优点和益处的说明性曲线图；图8图示了从公共接收机的角度出发的、用于执行基于簇的协作谱感测的方法的流程图；图9是表示示范、非限制性网络化环境的框图；图10是表示示范、非限制性计算系统或操作环境的框图；和图11图示了适合于这里描述的各个实施例的数据和服务的传送的网络环境的总览。具体实施例方式如在
背景技术：
中提及的，在认知无线电系统中，可以协调次要用户来执行协作谱感测，以更准确地检测主要用户。然而，当通过衰落信道将感测观察转送到公共接收机时，感测性能可被严重地降级。根据各个非限制性实施例，提供基于簇的协作谱感测方法，以改善认知用户的总体感测性能。通过将次要用户分为几个簇并选择每个簇中最喜欢的(favorable)用户以向公共接收机报告，基于簇的协作谱感测方法开发了用户选择分集来增强感测性能。实施例包括但不限于使用判决融合和能量融合技术。如结果所示的，实际上，与传统的谱感测相比，本发明显著地改善了感测性能。根据这里描述的各个实施例，假设报告信道(即，认知用户与公共接收机之间的信道)经历了瑞利(Rayleigh)衰落。对于这样的环境，如所提及的，提供基于簇的协作谱感测方法来改善感测性能。上层可根据任何已知分簇算法来执行分簇步骤，例如可以采用现有的分布式分簇或其它权宜(expedient)算法来用于分簇步骤。然后，指定最喜欢的用户，即簇头。在一个非限制性实施例中，将簇头选择为具有最大的报告信道增益，以便从同一簇中的所有其它用户收集感测结果，并将结果转送到公共接收机。通过采用这样的选择技术，减少了由于衰落信道而导致的报告误差。此外，可以应用判决融合和能量融合二者。以非限制性的细节，在这里呈现解析的感测结果。图1是图示了其中基于簇的协作谱感测进行操作的情形的示范、非限制性框图。如所提及的，认知无线电谱感测的目标在于检测在感兴趣谱上存在主要用户100。如果不存在主要用户100，则其它次要、未许可的用户可利用该谱，而没有损害或干扰主要、已许可的用户100的谱使用。在通过认知用户感测主要用户100的能量之前，认知用户被分簇到簇110的集合中。然后，在每个簇内，选择簇头，以作为该簇的每个节点将它们对主要用户100的能量的本地观察传送到的、簇内的最佳节点。簇110的每个簇的簇头收集本簇内的本地观察，并为该簇生成判决。簇头然后向公共接收机120报告它们的判决，如果没有来自簇110的簇头的任一判决指明存在主要用户100，则公共接收机120依次允许接入该谱。所述方法学还进一步图示在图2的示范、非限制性流程图中。在200，认知用户被分簇到每个簇中的一个或多个认知用户的多个簇中。在210，针对每个簇来确定最佳簇头。在220，在每个簇内，每个认知用户向簇头传送所观察的本地能量的函数。在230，簇头基于该簇的认知用户的集体观察来作出判决。在240，每个簇头将簇级别的判决传送到公共接收机。在250，公共接收机接收簇级别的判决，并且在一个非限制性实施例中，如果所接收的所有判决指明主要用户没有正在使用已许可的谱，则可以可准许地由次要用户来使用所述谱。在下面的描述中，论述包括基于簇的协作谱感测的各个非限制性实施例(包括替换的融合方法学)的协作谱感测。然后，提供一些非限制性结果来证明这里描述的实施例的功效。之后，提供关于认知无线电系统的一些其它背景以用于前后相关，接着是用于可选实现的一些示范、非限制性网络操作环境和/或装置的描述。基于簇的协作谱感测诸如隐藏节点问题、深度衰落、和遮蔽之类的各个因素恶化了认知无线电系统的认知用户的感测性能。为了克服这个问题，认知用户可合作或协作来执行谱感测。传统地，协作谱感测由公共接收机来协调。在从公共接收机接收到授权之后，所有认知用户独立地启动谱感测，并然后将它们的观察转送到公共接收机。如果认知用户与公共接收机之间的信道是完美的、并且在公共接收机处采用判决融合，则协作谱感测的错误报警概率Qf、检测概率Qd、和丢失概率Qm分别通过下面的等式给出等式1等式2等式3其中，N是认知用户的数目，并且Pf，i、Pd，i、Pm，i分别是第i认知用户的错误报警概率、检测概率、和丢失概率，它们由下式给出等式4等式5以及Pm，i＝1-Pd，i，等式6其中，H0和H1分别表示不存在和存在主要用户，γi表示第i认知无线电上的平均SNR，代表是瑞利分布的随机变量γi上的期望，Prob{·)代表概率，Γ(·，·)是不完全的伽马(gamma)函数，并且Γ(·)是伽马函数，λ是能量检测器的阈值，并且u是时间带宽乘积。对于示范的非限制性实现，这里使用u＝5。如所提及的，实际上，报告信道可经历衰落，该衰落将恶化协作谱感测的性能。这样，提出了认知无线电系统中的基于簇的协作谱感测。假设，P′f，i表示当第i认知无线电发送H0时在公共接收机处(在解码之后)接收H1的概率，以及P′m，i表示当第i认知无线电报告H1时在公共接收机处(在解码之后)接收H0的概率。那么，Qf和Qm为等式7等式8可以看出P′f，i＝P′m，i。为了标记简短，这里使用Pe，i来表示报告误差概率，即Pe，i＝P′f，i＝P′m，i。根据上面的等式7和等式8，可知，Qm由于不完美的报告信道而降级，并且Qf受报告误差概率所限制。这意味着当期望的Qf小于边界Qf时，不能成功地进行谱感测。相应地，为了减少等式7和等式8的报告误差Pe，i、并改善感测性能，可以如这里描述的在进行以下假设的情况下来实现基于簇的协作谱感测(1)在认知用户处可得到报告信道的瞬时信道状态信息(CSI)；和(2)在同一簇中的任两个用户之间的信道是完美的，这是因为它们彼此接近。最初，如图3所示，假设通过任何分簇算法(诸如，分布式簇算法)来将认知用户分为几个簇C1、C2、......、CN，每一个簇分别具有分簇的认知用户的集合C1CU1、C1CU2、......C1CUNC1，C2CU1、C2CU2、......C2CUNC2，CNCU1、CNCU2、......CNCUNCN。在图3中，为了避免疑惑，每个簇中的认知用户的数目可以不同，即每个簇可独立地具有不同的认知用户和不同数目的认知用户。例如，簇1可具有NC1个认知用户，而簇2可具有NC2个认知用户，其中NC1是不同于NC2的认知用户数目。这样，如图3中所示地给出认知用户簇的集合，进一步参考图4的框图来图示在两个簇簇1和簇2的情形中的所述方法的本实施例，但是任何人可以理解，所述方法可扩展到任何数目的簇，并且对任何数目的簇有效。在图4中，簇1例如具有4个认知无线电C1CR1、C1CR2、C1CR3和C1CR4，并且簇2例如具有3个认知无线电C2CR1、C2CR2和C2CR3。γ1指明从主要用户400到簇1的平均信道增益，并且ρ1指明从簇1到公共接收机410的平均信道增益。类似地，γ2指明从主要用户400到簇2的平均信道增益，并且ρ2指明从簇2到公共接收机410的平均信道增益。如所提及的，簇1和簇2的簇头CH1和CH2执行收集和报告它们的相应簇的认知无线电的协作感测信息。在一个实施例中，在对认知用户分簇之后，根据最大的瞬时报告信道增益来分别选择最喜欢的用户，即，用于簇簇1和簇2的簇头CH1和CH2，如图4所图示的。例如，在簇1中，簇头CH1可能是簇1的第一认知无线电C1CR1，以及在簇2中，簇头CH2可能是簇2的第二认知无线电C2CR2。随后，可通过接下来的步骤来进行协作谱感测簇i中的每个认知无线电j收集能量Oi，j，并发送本地观察Gi，j到簇头，其中Gi，j通过函数Ω而与Oi，j相关Gi，j＝Ω(Oi，j)，i＝1、2、...、K，j＝1、2、...，Ni，等式9其中K是簇的数目，并且Ni是第i簇中的认知用户的数目。簇头接收同一簇中的那些本地观察，并然后根据某一融合函数Φ来进行簇判决Bi，如等式10向公共接收机报告用于所有i的簇判决Bi，并然后根据融合函数ψ来作出最终判决H，如等式11其中，是公共接收机处(在解码之后)的恢复的信号(1或0)。如所提及的，在公共接收机中可以使用无线传感器网络中的不同融合函数。为了避免对主要用户的干扰，当所有已报告的判决证明了不存在图4的主要用户400时，允许认知用户接入该谱。否则，假设主要用户400存在。这样，可以在公共接收机410中采用如下的或规则(OR-Rule)等式12假设Qf，i、Qd，i和Qm，i分别指示簇i中的簇头的错误报警概率、检测概率、和丢失概率。假设Qe，i指示向图4的公共接收机410报告簇判决Bi、但是获得了判决的误差概率。然后，可以如下地根据等式7和等式8来评估基于簇的协作谱感测的系统性能等式13等式14因为通过簇i中的所有Ni个报告信道之中的最好信道来发送簇判决Bi，所以可以获得瑞利衰落信道上的Ni的分集增益。接下来，使用簇i作为示例来推导报告误差概率Qe，i并示出这样的分集增强。假设ρmax，i指示从簇头到公共接收机410的信道SNR，即其中，ρi，j指示为从簇i中的用户j到公共接收机410的信道SNR，其是具有相同的均值ρi的指数分布，因为假设它们彼此接近。ρmax，i的概率密度函数是等式15如果一个簇中的认知用户具有到公共接收机410的不同路径损耗，则还可以从顺序统计中容易地获得ρmax，i的概率密度函数。对于给定的ρmax，i，为了简化而假设BPSK，所述误差概率是等式16其中Q(·)是Q函数。因此，瑞利衰落信道上的平均误差概率由下式给出等式17图5示出了根据等式17的、用于不同数目的认知用户的报告误差的比较，即对于簇i中的不同认知用户数目Ni＝1、2、4、8的误码率(BER)对平均信噪比(SNR)。曲线500表示用于1个认知用户的平均SNR对BER，曲线510表示用于2个认知用户的平均SNR对BER，曲线520表示用于4个认知用户的平均SNR对BER，以及曲线530表示用于8个认知用户的平均SNR对BER。可以看出，对于同一SNR，当认知用户的数目增加时，报告误差降低。这有利地指明了经由这里描述的分簇来实现了选择分集Ni。接下来，推导用于两个不同融合规则的簇i的错误报警概率Qf，i、检测概率Qd，i、和丢失概率Qm，i。如下地通过两个融合函数Ω和Φ来描述用于协作谱感测的判决融合(DF)等式18等式19其中，簇i中的每个用户通过比较它的能量与预定义的阈值λ来作出二进制判决，并且然后簇i的簇头通过将或规则应用到同一簇中的所有判决来作出判决。因此，根据等式1和3，簇i的Qf，i和Qm，i可由下式给出等式20等式21其中，Pf，i，j和Pm，i，j分别是用于第i簇中的第j认知用户的错误报警概率和丢失概率，并且由等式4和等式6给出。通过将等式20、21和17代入等式13和14，而获得了具有判决融合的基于簇的协作谱感测的解析结果。在每个用户被当作是簇(即，Ni＝1和K＝N)的特殊情况下，通过比较等式13和14与等式7和8而观察到基于簇的协作谱感测等同于传统的协作谱感测。能量融合(EF)用接下来的两个融合函数Ω和Φ来描述ΩGi，j＝Oi，j，等式22等式23其中，簇头收集由同一簇中的所有用户所测量的能量，并然后通过比较它和预先固定的阈值来作出最终判决。注意，能量Qi，j遵循以下分布等式24其中，χ2u2表示具有2u自由度的中心卡方(centralchi-square)分布，并且χ2u2(2γi，j)表示具有2u自由度和非中心性参数2γi，j的非中心卡方分布。γi，j是用于簇i中的用户j的瞬时SNR，其是具有均值γi的指数分布。对于簇i的簇头，所收集的能量可以用来指示。因此，根据等式24，Gi的密度函数为等式25其中，是簇i中的簇头上的瞬时SNR。根据等式25，簇i的错误报警概率可由下式给出等式26同样，对于给定的γi，簇i的检测概率由下式给出等式27其中，Qu(a，b)是广义马库姆(Marcum)Q函数。此外，γi遵循如下的分布等式28因此，检测概率Qd，i和丢失概率Qm，i可给出为等式29Qm，i＝1-Qd，i。等式30通过将等式26、30和17代入等式13和14，可以获得用于具有能量融合的基于簇的谱感测的解析结果。图6和图7示出了一些非限制性结果来证明基于簇的协作谱感测的性能。图6示出了分别具有上面描述的DF方案和EF方案的基于簇的协作谱感测的互补(complementary)接收机操作特性性能(Qm对Qf)。为了比较，还仿真了传统的方法，即，所有认知用户将它们的观察独立地发送到公共接收机。用于基于簇的方法的仿真设置如下·K＝2；·N1＝4；·N2＝3；·γ1＝10dB；·γ2＝5dB；·ρ1＝10dB；·ρ2＝10dB从图6中可以看出，对于所有的仿真的方法，解析结果与仿真结果匹配得非常好。对于给定Qf，与传统的方法(曲线600)相比，具有DF(曲线610)和EF(曲线620)的基于簇的协作谱感测的Qm二者都有利地降低。还可以观察出，用于DF和EF的Qf的边界几乎等于或小于传统方法的边界。这可以如下地解释。对于DF方案，根据等式13和等式20，边界Qf给出为等式31并且对于EF，根据等式13和等式26，Qf也由等式31给出。图7示出了在用户数目与用于基于簇的方法(曲线710)和传统的方法(曲线700)二者的Qf之间的关系，即，图7示出了Qf的边界(Qf)对认知用户的数目。这里，N1＝3，N2从1变化到15，并且N＝N1+N2。γi＝5dB，并且ρi＝5dB，令i＝1、2、...、N。仿真和解析结果被示出为非常好地匹配。对于固定的N2，可以看出，基于簇的方法的Qf小于传统方法的Qf。此外，Qf随着用户数目的增加而降低，而对于传统的方法它是增加的，这可以解释如下。对于基于簇的方法，Qf由等式31给出，而对于传统的方法，根据等式7，Qf由下式给出等式32对于固定的数目N2，由于K≤N并且Qe，i≤Pe，i，所以等式31中的Qf小于等式32中的Qf。当N2增加时，等式32中的Qf将增加，而等式31中的Qf将减小，这是因为Qe，2变得更小。假设N2变得非常大，那么Qe，2接近0，并且等式31可以用Qf＝Qe，1来近似。这图示在图7中，其示出了当N2增加时曲线趋向于水平线。因此，即使期望的Qf对于大的认知无线电数目为很小，这里描述的基于簇的方法学也仍旧可以成功地进行谱感测。一些上述实施例已经从簇头或簇的代表的角度而进行了陈述，所述簇头或簇的代表作出代表网络中的簇或组的判决。可以从公共接收机的角度来同样地考虑其它实施例，所述公共接收机接收来自认知用户的簇或组的不同代表的判决。例如，如图8的流程图所图示的，这里描述的从公共接收机的角度出发的方法包括在800，从认知用户组的集合的每个组的(多个)组代表接收关于主要用户是否不存在于网络中的所请求的网络谱范围的(多个)判决。由(多个)组代表进行的每个组判决可以基于组内的认知用户所报告的能量，其指明了是否不存在主要用户。在810，聚集来自组代表的判决。在820，公共接收机基于来自认知用户组的集合之中的组代表的每个判决的函数来确定是否不存在主要用户。在830，基于所述确定步骤，如果不存在主要用户，则允许次要用户接入所请求的范围。在840，如果存在主要用户，则防止次要用户接入所请求的范围。在这里描述的各个非限制性实施例中，在认知无线电系统中的不完美报告信道上提供基于簇的协作谱感测。为了降低由衰落信道引入的报告误差，在每个簇中开发用户选择分集。对于判决融合和能量融合方案二者，推导出基于簇的协作谱感测的解析性能结果，并且结果示出了感测性能明显比传统的谱感测更好。认知无线电系统的补充情形认知无线电被认为是软件定义的无线电平台应该向其进化的理想目标完全可重构的无线黑盒子，其响应于网络和用户需求来自动地改变它的通信变量。关于电信产业，各个国家的规章制定主体(regulatorybody)发现大多数无线电频谱被无效率地利用。例如，发现了，虽然在世界的大多数部分中蜂窝网络波段过载，但是业余(amateur)无线电和寻呼频率没有过载。所执行的独立研究确认了所述观察，并且推断出谱利用强烈地取决于时间和地点。此外，固定的谱分配防止很少使用的频率(分配给特定服务的那些频率)被未许可的用户所使用，即使当它们的传送将根本不干扰所分配的服务时。相应地，已经发展了用于只要未许可的用户将不引起任何干扰、就允许其利用已许可的波段(这通过只要感测到阈值合法用户存在、就避免未许可的用户来实现)的理论基础。最近，例如，对谱使用的激烈竞争已经出现，特别是对低于3GHz的谱。来自联邦通信委员会(FCC)的研究示出了，已许可的谱的利用范围仅仅为从15％到85％。旨在完全利用谱(空白处(whitespace))，建立了IEEE802.22无线区域网(WRAN)组，来利用54MHz与862MHz之间的谱。作为WRAN的候选者，认知无线电技术已经寻求开发谱空洞(hole)的存在。取决于在判决传送和接收改变时考虑的参数集合，存在两种主要类型的认知无线电(1)完全认知无线电，或米托拉(Mitola)无线电，其中考虑无线节点或网络能够观察的每个可能参数；和(2)谱感测认知无线电，其中仅考虑无线电频谱。此外，作为另一区别因素，关于已许可的波段的认知无线电，除了未许可的波段之外，还可以使用向已许可的用户分配的波段。关于未许可的波段的认知无线电，仅使用无线电频谱的未许可部分。谱感测认知无线电已经引起了电信产业的不断增加的兴趣。谱感测认知无线电的应用包括但不限于应急网和WLAN更高吞吐量以及传送距离扩展。谱感测认知无线电的关注点在于设计高质量的谱感测装置和算法，来在节点之间交换谱感测数据。在这点上，认知无线电的主要功能是(1)谱感测，(2)谱管理，(3)谱移动性(mobility)，和(4)谱共享。由认知无线电进行的谱感测涉及检测未使用的谱，并且在不有害地干扰其它用户的情况下共享该谱。在这个意义上，认知无线电网络的目标在于感测谱空洞，并且检测谱空洞的一个方式是有效地分析网络的主要用户。谱管理涉及捕获最好的可用谱以满足用户通信需要，即，认知无线电应该判决所有可用谱波段上的、用以满足任何服务质量(QoS)需要的最好谱波段，其涉及了谱分析和判决作出。依次，将谱移动性定义为当认知无线电用户交换它的操作频率时的处理。认知无线电网络旨在通过允许无线电终端操作在最好的可用频段中、在转换到更好谱期间维持无缝通信需要，来动态地使用谱。如名称所暗示的，谱共享致力于为所有节点提供公平的谱调度方法。示范的网络化和分布式环境本领域的普通技术人员可以理解，这里描述的基于簇的协作谱感测的各个实施例可以结合任何计算机或其它客户端或服务器装置来实现，其可被部署为计算机网络的一部分或部署在分布式计算环境中，并且可连接到任何种类的数据存储。在这点上，这里描述的各个实施例可以实现在任何计算机系统、或具有任何数目的存储器或存储单元并且跨越任何数目的存储单元而发生任何数目的应用和处理的环境中。这包括但不限于，具有在网络环境或分布式计算环境中部署的服务器计算机和客户端计算机的环境，该环境具有远程或本地存储。分布式计算通过在计算装置和系统之间进行通信交换，来提供计算机资源和服务的共享。这些资源和服务包括信息交换、高速缓冲存储器存储和对象(诸如，文件)的盘存储。这些资源和服务还包括跨越多个处理单元共享处理功率，以用于负载平衡、资源的扩展、处理的专门化等。分布式计算利用了网络连通性，允许客户端杠杆传动(leverage)它们的集体功率，以有益于全部企业。在这点上，各种装置可以具有可使用如为本主题公开的各个实施例而描述的基于簇的协作谱感测的应用、对象或资源。图9提供了示范的网络化或分布式计算环境的示意图。分布式计算环境包括计算对象910、912等，以及计算对象或装置920、922、924、926、928等，其可包括程序、方法、数据存储、可编程逻辑等，如通过应用930、932、934、936、938所表示的。可以理解，对象910、912等、以及计算对象或装置920、922、924、926、928等可包括不同的装置，诸如PDA、音频/视频装置、移动电话、MP3播放器、个人计算机、膝上型计算机等。对象910、912等、以及计算对象或装置920、922、924、926、928等中的每一个可通过通信网络940，直接或间接地与其它对象910、912等、以及计算对象或装置920、922、924、926、928等中的一个或多个进行通信。即使在图9中被图示为单个元件，但网络940可包括没有示出的其它计算对象和计算装置，它们提供服务给图9的系统、和/或可以代表多个互连的网络。对象910、912等、或920、922、924、926、928等中的每一个还可以包含可利用API的应用(诸如，应用930、932、934、936、938)、或者适合于与根据本主题公开的各个实施例提供的基于簇的协作谱感测进行通信或实现所述基于簇的协作谱感测的其它对象、软件、固件和/或硬件。存在支持分布式计算环境的各种系统、组件、和网络配置。例如，计算系统可通过有线或无线系统、通过本地网络或广泛分布式网络而连接在一起。当前，许多网络被耦接到因特网，该因特网提供了用于广泛分布式计算的基础设施并囊括了许多不同网络，但是任一网络基础设施都可用于被使得对于如在各个实施例中描述的基于簇的协作谱感测而易于发生的示范通信。这样，可利用许多的网络拓扑和网络基础设施(诸如，客户端/服务器、对等的、或混合式架构)。在客户端/服务器架构(具体地，网络化系统)中，客户端通常是访问由另一计算机(例如，服务器)提供的共享网络资源的计算机。在图9的图示中，作为非限制性示例，计算机920、922、924、926、928等可被认为是客户端，并且计算机910、912等可被认为是服务器，其中服务器910、912等提供数据服务，诸如，从客户端计算机920、922、924、926、928等接收数据、存储数据、处理数据、传送数据到客户端计算机920、922、924、926、928等，尽管取决于所述环境、任一计算机都可以被认为是客户端、服务器、或二者。这些计算机装置中的任何装置可处理数据、或请求服务或任务，其可隐含如这里为一个或多个实施例而描述的基于簇的协作谱感测。服务器典型地是在远程或本地网络(诸如，因特网或无线网络基础设施)上可接入的远程计算机系统。客户端处理在第一计算机系统中可以是活动的，并且服务器处理在第二计算机系统中可以是活动的，其在通信介质上彼此通信，从而提供分布式功能并允许多个客户端利用服务器的信息收集能力。按照基于簇的协作谱感测来利用的任何软件对象可以被单机地提供、或跨越多个计算装置或对象来分布。在其中通信网络/总线940是因特网的网络环境中，例如服务器910、912等可以是网站(Web)服务器，客户端920、922、924、926、928等经由多个已知协议中的任何协议(诸如，超文本传输协议(HTTP)来与其通信。服务器910、912等还可用作客户端920、922、924、926、928等，这可以是分布式计算环境的特性。示范计算装置如所提及的，有利地，这里描述的技术可应用于其中期望让次要用户使用主要被指定用于主要用户的未充分使用的谱的任何装置。因此，应该理解，构思了结合各个实施例(即，装置可请求认知无线电网络中的服务器的任何地方)来使用各种手持、便携式和其它计算装置以及计算对象。相应地，下面在图10中描述的如下通用远程计算机仅是计算装置的一个示例。尽管不要求，但是实施例可部分地经由操作系统来实现，以由服务的开发者用于装置或对象，和/或被包括在操作以执行这里描述的各个实施例的一个或多个功能方面的应用软件内。可以在计算机可执行的指令的普通情形(诸如程序模块)中描述软件，所述计算机可执行的指令由一个或多个计算机(诸如客户端工作站、服务器或其它装置)来执行。本领域的技术人员将理解，计算机系统具有可用于传输数据的各种配置和协议，并因此具体的配置或协议不应该被认为是限制性的。这样，图10图示了其中可实现这里描述的实施例的一个或多个方面的合适计算系统环境1000的示例，尽管如上面已经解释清楚的一样，计算系统环境1000仅仅是合适的计算环境的一个示例，并不是想要暗示对使用范围或功能的任何限制。也不应该将计算环境1000解释为具有与在示范操作环境1000中图示的组件的任何一个或组合有关的任何依赖性或要求。参考图10，用于实现一个或多个实施例的示范装置包括计算机1010的形式的通用计算装置。计算机1010的组件可包括但不限于处理单元1020、系统存储器1030、和将包括系统存储器的各种系统组件耦接到处理单元1020的系统总线1022。计算机1010典型地包括各种计算机可读媒体，所述媒体可以是可由计算机1010访问的任何可用媒体。系统存储器1030可包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储媒体，诸如，只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)。作为示例但不是限制地，存储器130还可包括操作系统、应用程序、其它程序模块、和程序数据。用户可通过输入装置1040将命令和信息录入到计算机1010中。监视器或其它类型的显示装置还经由接口(诸如，输出接口1050)而连接到系统总线1022。除了监视器之外，计算机还可包括诸如扬声器和打印机之类的其它外围输出装置，其可通过输出接口1050来连接。计算机1010可操作在经由网络接口1060、使用到一个或多个其他远程计算机(诸如，远程计算机1070)的逻辑连接的网络化或分布式环境中。远程计算机1070可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等装置或其它公共网络节点、或者任何其它的远程媒体消费或传送装置，并且可包括与计算机1010有关的上述元件中的任何或所有元件。在图10中描述的逻辑连接包括网络1072，诸如，局域网(LAN)或广域网(WAN)，但是还可包括其它网络/总线。这样的网络化环境在家庭、办公室、企业范围计算机网络、内联网(intranet)和互联网中是常有的。将理解，所示出和描述的网络连接是示范性的，并且可以使用用于建立计算机之间的通信链路的其它方式。示范通信网络和环境上述的最佳算法和处理可应用于任何网络，然而，接下来的描述陈述了一些示范电话无线电网络和非限制性操作环境，用于进行被使得对于本发明的基于簇的协作谱感测算法和处理而易于发生的通信。然而，下面描述的操作环境不应该被认为是穷举性的，并因此，下面描述的网络架构仅仅示出了可以将本发明合并在其中的一个网络架构。然而，任何人可以理解，本发明也可合并在通信网络的任何现有或未来替换架构中。全球移动通信系统(“GSM”)是当今的快速成长通信系统中、最广泛地利用的无线接入系统之一。GSM提供电路交换数据服务给订户，诸如移动电话或计算机用户。作为GSM技术的扩展的通用分组无线业务(“GPRS”)将分组交换引入GSM网络。GPRS使用基于分组的无线通信技术来以有效的方式传输高速和低速数据和信令。GPRS优化了网络和无线电资源的使用，从而使能了分组模式应用的GSM网络资源的成本有效和高效使用。如本领域的普通技术人员可理解的，这里描述的示范GSM/GPRS环境和服务还可扩展到3G服务，诸如通用移动电话系统(“UMTS”)、频分双工(“FDD”)和时分双工(“TDD”)、高速分组数据接入(“HSPDA”)、cdma20001x演进数据最优化(“EVDO”)、码分多址-2000(“cdma20003x”)、时分同步码分多址(“TD-SCDMA”)、宽带码分多址(“WCDMA”)、增强的数据GSM环境(“EDGE”)、国际移动电信-2000(“IMT-2000”)、数字增强无绳电信(“DECT”)等；以及应该随时间而变得可用的其它网络服务。在这点上，本发明的技术可独立于数据传输的方法来应用，并且不依赖于任何具体的网络架构或潜在的协议。图11描绘了其中可实践本发明的、示范的基于分组的移动蜂窝网络环境(诸如GPRS网络)的总体框图。在这样的环境中，存在多个基站子系统(“BSS”)1100(仅示出了一个)，每个基站子系统包括基站控制器(“BSC”)1102，基站控制器服务于多个基础收发器站(“BTS”)，诸如BTS1104、1106、和1108。BTS1104、1106、和1108等是其中基于分组的移动装置的用户变为连接到无线网络的接入点。在示范方式中，源自于用户装置的分组业务在大气接口上运送到BTS1108，并从BTS1108运送到BSC1102。诸如BSS1100的基站子系统是可包括服务GPRS支持节点(“SGSN”)(诸如SGSN1112和1114)的内部帧中继网络1110的一部分。每个SGSN依次连接到内部分组网络1120，SGSN1112、1114等可通过该内部分组网络1120而向和从多个网关GPRS支持节点(GGSN)1122、1124、1126等路由数据分组。如所图示的，SGSN1114和GGSN1122、1124、和1126是内部分组网络1120的一部分。网关GPRS服务节点1122、1124和1126主要提供接口给外部因特网协议(“IP”)网络，诸如公共陆地移动网络(“PLMN”)1145、公司内联网1140、或固定端系统(“FES”)或者公共因特网1130。如所图示的，订户公司网络1140可经由防火墙1132连接到GGSN1124；并且PLMN1145经由边界网关路由器1134连接到GGSN1124。远程验证拨入用户服务(“RADIUS”)服务器1142可用于当移动蜂窝装置的用户呼叫公司网络1140时的呼叫方验证。通常，在GSM网络中存在四个不同的小区大小，宏小区、微小区、微微小区和伞型小区。在不同的环境中，每个小区的覆盖区域不同。宏小区可被认为是其中基站天线被安装在平均屋顶水平之上的桅杆或建筑物中的小区。微小区是其天线高度在平均屋顶水平之下的小区；它们典型地用于城市地区。微微小区是直径为几十米的小的小区；它们主要用于户内。另一方面，伞型小区用于覆盖更小的小区的被遮蔽的区域，并填充那些小区之间的覆盖中的间隙。这样，可隐含根据本发明的最优化算法和处理的功能的网络元件可包括但不限于网关GPRS支持节点表格、固定端系统路由器表格、防火墙系统、VPN隧道、和给定网络可能需要的任何数目的其它网络元件。如上所述，尽管已经结合各个计算装置和网络架构描述了示范实施例，但是潜在的构思可应用于其中期望执行认知无线电网络中的协作谱感测的任何网络系统和任何计算装置或系统。此外，存在多种方式来实现相同或类似的功能，例如合适的API、工具箱、驱动器代码、操作系统、控制、单机或可下载的软件对象等，其使能这里根据实施例的用于请求认知无线电网络中的网络谱的应用和服务。因此，从API(或其它软件对象)的角度来构思上述的实施例，以及从提供上述的各个能力的任何能力的软件或硬件对象来构思上述的实施例。此外，这里描述的各个实施例可具有全部为硬件、部分为硬件且部分为软件、以及为软件的方面。尽管已经结合各个图的优选实施例而描述了本发明，但是要理解，可以使用其它的类似实施例，或者可以对所描述的实施例进行修改和增加，以执行本发明的相同功能，而不偏离本发明。例如，本领域的技术人员将认识到，在本应用中描述的本发明可应用于有线或无线的任何环境，并且可应用于经由通信网络连接的、并跨网络相互作用的任何数目的这样的装置。因此，本发明不应限于任何单一实施例，而是应该在根据所附权利要求中的广度和范围中解释。词语“示范”这里用于意指用作示例、例子或说明。为了避免疑惑，这里公开的主题不限于这种示例。此外，这里作为“示范”而描述的任何方面和设计不必须被解释为优于其它方面或设计、或比其它方面或设计有利，它也不意指排除本领域普通技术人员所已知的等效示范结构和技术。此外，就在具体实施方式或权利要求中使用的术语“包括”、“具有”、“含有”和其它类似词语来说，为了避免疑惑，这样的术语想要以与作为开放过渡词语的术语“包含(comprising)”类似的方式而为包括性的，而不排除任何附加或其它元件。这里描述的本发明的各个实现可具有全部为硬件、部分为硬件且部分为软件、以及为软件的方面。如这里使用的，术语“组件”、“系统”等同样想要指计算机相关的实体，或者硬件、硬件和软件的组合、软件、或者执行中的软件。例如，组件可以是但不限于是在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行体(executable)、执行线程、程序、和/或计算机。通过说明，在计算机上运行的应用以及计算机二者都可以是组件。一个或多个组件可驻留在处理内和/或执行的线程内，并且组件可位于一个计算机上、和/或分布在两个或更多计算机之间。这样，本发明的方法和设备、或者其特定的方面或部分可采取在切实的媒体(诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动、或任何其它机器可读存储介质)中实施的程序代码(即，指令)的形式，其中，当加载程序代码并且由诸如计算机的机器执行时，所述机器变为用于实践本发明的设备。在可编程计算机上执行程序代码的情况下，计算装置一般包括处理器、处理器可读取的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入装置、以及至少一个输出装置。此外，所公开的主题可实现为系统、方法、设备、或制造物品，它们使用标准编程和/或工程技术来产生软件、固件、硬件、或者其任何组合，以控制基于计算机或处理器的装置来实现这里详述的方面。当在这里使用术语“制造物品”、“计算机程序产品”或类似的术语时，它们意欲囊括从任何计算机可读装置、载波或媒体可访问的计算机程序。例如，计算机可读媒体可包括但不限于磁存储装置(例如，硬盘、软盘、磁带......)、光盘(例如，致密盘(CD))、数字通用盘(DVD)......)、智能卡、和闪存装置(例如，卡、棒)。此外，已知可采用载波来承载计算机可读电子数据，诸如在传送和接收电子邮件时、或者在接入诸如因特网或局域网(LAN)的网络时使用的那些数据。已经结合几个组件之间的相互作用来描述了前述的系统。可以理解，这样的系统和组件可包括那些组件或特定的子组件、特定的组件或子组件中的一些、和/或附加组件、以及根据前述组件或子组件的各种排列和组合的组件或子组件。例如根据分级安排，子组件还可实现为与其它组件通信耦接的组件，而不是包括在父组件中。此外，应该注意，可以将一个或多个组件组合为用于提供聚集功能的单个组件、或者被划分为几个单独子组件，并且可提供任何一个或多个中间层(诸如管理层)来通信耦接这样的子组件，以便提供集成的功能。这里描述的任何组件还可与这里没有具体描述但本领域技术人员一般知道的一个或多个其它组件相互作用。鉴于在前描述的示范系统，将参考各个图的流程图来更好地理解根据这里公开的主题可实现的方法学。尽管为了简化说明的目的，将所述方法学示出并描述为一系列块，但是要明白和理解，所要求保护的主题不限于所述块的顺序，这是因为一些块可以以不同的顺序发生、和/或与这里描绘和描述的其它块同时发生。在经由流程图来图示不连续的、或有分支的流程的地方，可以理解，可以实现各种其它分支、流程路径、和块顺序，其实现相同的或类似的结果。此外，可能不需要所有图示的块来实现下文中描述的方法学。此外，将理解，上面的已公开系统和下面的方法的各个部分可包括或由以下元素组成基于人工智能或者知识或规则的组件、子组件、处理、部件、方法学、或机制(例如，支持向量机器、神经网络、专家系统、贝叶斯信念(Bayesianbelief)网络、模糊逻辑、数据融合引擎、分类器...)。这样的组件和其他的事物可使特定的机制或所执行的处理自动化，从而使部分系统和方法更自适应、以及有效和智能。尽管已经结合各个图的优选实施例而描述了本发明，但是要理解，可以使用其它类似的实施例，或者可以对所描述的实施例作出修改和增加，以执行本发明的相同功能，而不偏离本发明。尽管示范实施例指的是在特定编程语言构造、规范或标准的情形中利用本发明，但是不如此限制本发明，而是可以以任何语言来实现本发明，以执行基于簇的协作谱感测处理。另外，可以在多个处理芯片或装置中或跨越多个处理芯片或装置来实现本发明，并且存储器可跨越多个装置来类似地起作用。因此，本发明不应限于任何的单一实施例，而是应该在根据所附权利要求的广度和范围中解释。权利要求1.一种用于在认知无线电系统中执行协作谱感测的方法，包括对于认知用户装置的至少两个不同簇中的每个簇来确定簇头装置，包括基于该簇中的认知用户装置的比较来确定该簇的最佳认知用户装置；对于每个簇，由簇内的每个认知用户装置来测量从认知用户装置到主要用户装置的通信信道的能量；由簇的簇头装置从簇内的每个认知装置接收代表每个认知用户装置所测量的能量的函数的信号；和基于从簇内的每个认知用户装置接收的信号，簇头装置作出在网络谱的指定部分是否存在主要用户装置的判决；公共接收机从至少两个簇的每个簇头装置接收代表由簇头装置作出的判决的信号；以及基于代表簇头装置的判决的信号，公共接收机确定在网络谱的指定部分是否存在主要用户装置。2.根据权利要求1的方法，其中所述公共接收机的确定步骤包括根据簇头装置的判决的融合函数来作出判决。3.根据权利要求1的方法，还包括公共接收机对代表簇头装置的判决的信号进行解码。4.根据权利要求1的方法，其中所述确定最佳认知用户装置的步骤包括选择具有最大瞬时报告信道增益的认知用户装置。5.根据权利要求1的方法，其中所述公共接收机确定在网络谱的指定部分是否存在主要用户装置的步骤包括执行基于代表簇头装置的判决的信号的融合函数。6.根据权利要求5的方法，其中所述执行基于代表簇头装置的判决的信号的融合函数的步骤包括执行用于协作谱感测的判决融合(DF)函数，其中簇中的每个认知用户装置通过比较它的能量和预定义的阈值来作出二进制判决，并且簇的簇头装置通过对簇中的所有判决应用或规则来作出判决。7.根据权利要求5的方法，其中所述执行基于代表簇头装置的判决的信号的融合函数的步骤包括执行能量融合(EF)函数，其中簇头装置收集由簇中的所有认知用户装置测量的能量，并通过比较该能量和阈值来作出判决。8.根据权利要求1的方法，还包括认知用户装置从主要用户装置接收报告信道的瞬时信道状态信息(CSI)。9.根据权利要求1的方法，还包括其中，同一簇中的任何两个认知用户装置之间的信道是无障碍的。10.根据权利要求1的方法，还包括当簇头装置作出的所有判决证明了主要用户不存在于网络谱的指定部分中时，允许接入所述指定部分。11.一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令用于执行包括如下步骤的方法从为网络中的认知用户组的集合中的每一个指定的至少一个组代表接收关于主要用户是否不存在于网络中的所请求的网络谱范围中的判决，其中所述至少一个组代表基于指明是否不存在主要用户的、由组内的认知用户报告的能量来判决所述组的每个判决；聚集来自组代表的所述判决，并基于来自组代表的每个判决的函数来跨越认知用户组的集合而确定是否不存在主要用户；以及基于所述确定，如果不存在主要用户，则允许网络的至少一个次要用户来接入所请求的范围。12.一种采用协作谱感测的认知无线电系统，包括认知用户装置的集合，用于通过检测被许可使用网络谱的特定部分的主要用户的不存在，来执行所述网络谱的特定部分对于未许可的使用的可用性的协作谱感测；以及所述认知用户装置的集合的至少两个不同簇，其中基于该簇中的认知用户装置的比较来确定每个簇的簇头装置作为簇的最佳认知用户装置，其中，对于每个簇，在簇头装置处收集簇中的每个认知用户装置所检测的能量，由此簇头装置作出在网络谱的特定部分是否存在主要用户装置的簇级别的判决。13.根据权利要求12的认知无线电系统，还包括公共接收机组件，从至少两个不同簇的簇头装置接收所述簇级别的判决，并跨越至少两个不同簇的所有簇来确定在网络谱的指定部分是否存在主要用户装置。14.根据权利要求13的认知无线电系统，其中在簇头装置作出的所有判决证明了在网络谱的指定部分不存在主要用户之后，未许可的用户装置接入所述指定部分。15.根据权利要求13的认知无线电系统，其中所述公共接收机组件根据簇头装置的判决的融合函数，跨越至少两个不同簇的所有簇来确定在网络谱的指定部分是否存在主要用户装置。16.根据权利要求15的认知无线电系统，其中所述融合函数是用于协作谱感测的判决融合(DF)函数、或者用于协作谱感测的能量融合(EF)函数。17.根据权利要求12的认知无线电系统，其中通过选择具有最大瞬时报告信道增益的认知用户装置来确定每个簇的最佳认知用户装置。18.根据权利要求12的认知无线电系统，其中所述认知用户装置集合中的每一个接收报告信道的瞬时信道状态信息(CSI)。19.根据权利要求12的认知无线电系统，其中同一簇中的任何两个认知用户装置之间的信道是无障碍的。20.一种用于在认知无线电系统中执行协作谱感测的系统，包括用于对认知用户装置的至少两个不同簇中的每个簇确定簇头装置的部件，包括用于基于该簇中的认知用户装置的比较来确定该簇的最佳认知用户装置的部件；用于由每个簇内的每个认知用户装置来测量从认知用户装置到主要用户装置的通信信道的能量的部件；用于由簇头装置从每个簇内的每个认知装置接收代表每个认知用户装置所测量的能量的函数的数据的部件；和用于由每个簇的簇头装置确定在网络谱的指定部分是否存在主要用户装置的判决的部件；用于执行如下操作的部件，向公共接收机传送、来自至少两个簇的每个簇头装置的代表由簇头装置作出的判决的数据，使得公共接收机能够基于代表簇头装置的判决的收集数据，来确定在网络谱的指定部分是否存在主要用户装置。全文摘要为认知无线电系统提供基于簇的协作谱感测。对于认知用户的每个簇，确定簇头。每个簇头收集由簇内的认知用户测量的报告信道的能量，并判决主要用户是否不存在于给定的谱。然后，公共接收机聚集由簇头作出的簇级别的判决，并基于所述簇级别判决的融合函数来跨多个或所有簇而作出是否不存在主要用户的判决。如果不存在主要(已许可的)用户，则次要(未许可的)用户可利用所述谱。文档编号H04W84/18GK101765986SQ200880021550公开日2010年6月30日申请日期2008年4月8日优先权日2007年4月23日发明者孙春华,张伟,卡里德·本利泰夫申请人:香港科技大学