基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统，包括：获取所有认知终端的地理位置信息；根据终端置信度和获取的地理位置信息选择簇头，并据此将所有的认知终端分簇；通过对认知终端进行分簇检测获取空闲频谱信息；根据获取的空闲频谱信息进行接入信道分配，并控制认知终端进行频谱接入。本发明能够很好地做到优化选择资源，合理分配空闲频谱给必要的认知终端进行接入，实用性强，避免了认知终端传输信息可能产生的远距离传输错误，提高了系统的传输准确率，增强了系统的可靠性。
【专利说明】基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及认知无线【技术领域】，特别涉及基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着宽带无线通信技术的飞速发展，在复杂多变的异构通信网络下，提供快速的无线网络接入和高速的数据信息传输，确保高质量的服务业务水平，实现便捷舒适的用户体验，成为人们亟待解决的问题。为了解决上述问题，首要解决的是频谱的稀缺性和低利用率问题。认知无线电(Cognitive Radio)技术的出现为人们带来了解决思路,被普遍认为是解决目前无线频谱利用率低问题的最佳方案，而且是未来移动通信网络的一个重要发展方向。认知无线电是指:认知终端通过感知外界环境变化，采用智能学习机制来调整内部通信机理和参数配置，从而达到对环境变化的自适应，改进系统的稳定性并提高时频空资源的利用率。认知无线电主要包括频谱感知、频谱管理、频谱共享、干扰分析及跨层优化等方面，频谱感知技术作为认知无线电中最底层和最关键的技术被广泛关注。在目前的认知无线通信中，空闲频谱的获取就是通过频谱感知实现的。部署在授权频段的无线通信系统通过检测授权系统的能量或者信号特征，来判断授权频带是否被授权系统占用，从而标识出特定时域和空域的授权频段的空闲频谱，以便于无线通信系统接入空闲频谱并维护备份空闲频谱信息。
[0003]为了提升非授权用户动态接入“频谱空穴”的机会和认知无线通信系统的整体效益，认知无线通信系统需要在很宽的频带范围内进行频谱检测以寻找“频谱空穴”(宽带检测)。但是目前由于制造工艺受限，认知设备需要的射频前端A/D采样器的采样速率没办法满足宽带检测的需求。现今一种可行的方法是将需要检测的宽频带分为多个适合检测设备的窄频带，多个认知设备按一定规则检测多个窄频带以实现宽带检测的目的(联合检测)。在集中式检测系统中，多个认知终端将感知数据传输到核心网络部分，由核心网络部分分析并最终确定宽频带是否有“频谱空穴”存在。对于联合检测，在现有技术中，往往只考虑针对感知数据优化算法和对频域的认知终端分配问题；而由于每个认知终端所处的地理位置不同，在考虑地理位置信息的情况下，为了降低认知终端数目和每个认知终端需要感知的频谱数量，降低系统总体功耗，现有技术的一种做法是根据备选认知终端的地理位置信息分配和选择不同的认知终端。
[0004]由以上描述可以得知，现有技术中只是单纯的获取认知终端地理位置信息然后分配认知终端，分配的依据只与地理位置有关，而单认知终端的感知却仍然采用的是传统算法，没有能够根据地理位置区分不同认知终端的检测和接入标准，所以对于最后的接入过程并没有做到优化选择的过程，导致系统的传输准确率不高，可靠性较差。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题[0006]本发明提供基于地理位置信息的频谱资源协接入方法和系统，能够进行认知终端的优化选择，更加合理地分配空闲频谱资源，以解决现有技术中系统传输准确率不高、可靠性差的问题。
[0007]( 二)技术方案
[0008]为解决上述问题，本发明提供基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，包括:
[0009]获取所有认知终端的地理位置信息；
[0010]根据终端置信度和获取的地理位置信息选择簇头，并据此将所有的认知终端分簇；
[0011]通过对认知终端进行分簇检测获取空闲频谱信息；
[0012]根据获取的空闲频谱信息进行接入信道分配，并控制认知终端进行频谱接入。
[0013]进一步地，所述将所有的认知终端分簇为:
[0014]选取地理位置在一定半径之内的终端；
[0015]对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；
[0016]对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内；
[0017]所述选择簇头为:
[0018]经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断:
【权利要求】
1.基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，包括: 获取所有认知终端的地理位置信息； 根据终端置信度和获取的地理位置信息选择簇头，并据此将所有的认知终端分簇； 通过对认知终端进行分簇检测获取空闲频谱信息； 并控制认知终端进行频谱接入。
2.根据权利要求1所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于， 所述将所有的认知终端分簇为: 选取地理位置在一定半径之内的终端； 对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端； 对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，选作初始簇头。再经过如下过程选择其他簇头: K(m)代表第m个认知终端，D (K(I)，K(m))代表认知终端K (I)和K(m)之间的距离。当m-Ι个簇头已经选定后，需要选定第m个簇头时，选择使下式取到最小值的第m个认知终端进入簇头集合。
3.根据权利要求1所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，在所述对认知终端进行分簇检测并获取空闲信道信息之后，还包括: 收集认知终端上传的检测信息，并根据逻辑“或”准则，进行数据融合判断，得出融合判决结果。
4.根据权利要求3所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，在所述得出融合判决结果之后，还包括: 通过对比认知终端检测结果和融合判决结果的异同进行终端置信度的实时更新，置信度的计算方法为:
1)+ Η)'/,(0+/(0 其中Ji (t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取I代表判决为存在主用户，取O代表不存在主用户，当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果Ji (t) 一致时，则Ji (t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。
5.根据权利要求4所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，所述认知终端的检测结果得到的方法还包括: 通过地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息中的任意一个或多个的组合，对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果。
6.基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，包括: 认知终端，用于上报地理位置信息及进行频谱检测和接入； 终端分簇模块，用于利用终端置信度和获取的认知终端地理位置信息进行簇头的选择和认知终端的分簇； 检测管理模块，用于接收终端分簇模块的数据形成检测指令，并下发给认知终端进行分簇检测，获取空闲频谱信息； 接入管理模块，用于接收认知终端的检测结果进行接入信道分配，并下发接入指令给认知终端进行频谱接入。
7.根据权利要求6所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于， 所述终端分簇模块用于对认知终端进行分簇的方法为: 选取地理位置在一定半径之内的终端； 对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端； 对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内；所述终端分簇模块用于选择簇头的方法为: 经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断:
8.根据权利要求6所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，该系统进一步包括:数据融合模块，分别连接所述认知终端和所述接入管理模块； 所述数据融合模块，用于收集认知终端上传的检测信息，并根据逻辑“或”准则，进行数据融合判断，得出融合判决结果。
9.根据权利要求8所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，该系统进一步包括:置信度计算模块，分别连接所述认知终端和所述数据融合模块； 所述置信度计算模块，用于通过对比认知终端检测结果和融合判决结果的异同进行终端置信度的实时更新，置信度计算模块用于计算置信度的表达式为:
1)+ (-1)鄭増 其中Ji (t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取I代表判决为存在主用户，取O代表不存在主用户。当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果ji(t) 一致时，则Ji(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。
10.根据权利要求9所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，该系统进一步包括:检测信道分配模块，分别连接所述认知终端、所述终端分簇模块和所述检测管理模块； 所述检测信道分配模块，通过地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息中的任意一个或多个的组合，对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果。
【文档编号】H04W72/10GK103428724SQ201310326298
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】张轶凡, 冯志勇, 刘尚, 张奇勋, 张平, 晏潇, 白杨 申请人:北京邮电大学