专利名称：一种空闲频谱的获取方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种空闲频谱的获取方法和设备。
背景技术：
随着无线通信技术的飞速发展，日益增长的宽带无线通信需求与有限频谱资源的矛盾日趋明显，而现有的频谱管理会导致频谱资源分配方式相对固定，无法快速自适应的根据需求进行调整；使得虽然可以通过MIMO (Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)、高阶调制等数字信号处理技术提高单位频谱的利用率，但不能解决频谱资源稀缺的问题，且很多已经分配给现有无线通信系统的频谱资源存在空闲，限制了潜在的无线通信系统的接入。基于上述问题，CR (Cognitive Radio，认知无线电)技术逐渐受到关注，CR的思想是在不影响授权频段的授权系统正常通信的基础上，具有认知功能的无线通信设备机会式(opportunistic)地接入授权频段的空闲频谱，并动态地利用频谱，使得无线通信设备具有发现空闲频谱并合理利用的能力，以解决目前因频谱固定分配导致的对频谱资源的不合理利用问题。在CR技术中，空闲频谱的获取是无线通信系统工作的前提，无线通信系统需要保证获取空闲频谱的准确度，以避免对授权系统的有害干扰；而且无线通信系统需要尽量降低获取空闲频谱引入的复杂度与系统开销，降低无线通信系统的实现复杂度与成本。现有技术中，空闲频谱的获取是通过频谱感知实现的，部署在授权频段的无线通信系统(如LTE)，通过检测授权系统的能量或者信号特征，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。当前频谱感知的方式包括单点感知与协作感知，在单点感知时，无线通信系统的感知节点通过检测授权系统的能量或者信号特征，获取授权频带是否被授权系统占用，获取授权频带上的空闲频谱，该感知结果在本地小范围内有效；在协作感知时，无线通信系统的多个相邻的感知节点在授权频带内同一频带感知，并将协作感知节点的感知结果进行融合处理，融合处理后的感知结果在本地小范围内有效。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题
单点感知由于隐藏终端等问题，感知的准确度不高，且每个节点需要进行感知，提高了系统的实现复杂度及成本。协作感知由于基于感知节点的地理位置信息进行设计，邻近的感知节点之间进行协作，为了避免干扰授权系统，感知结果的有效范围都比较小，无线通信系统需要进行感知的感知节点比较密集，感知的功耗及信令开销较高。而且当授权系统的信号强度很低，接近检测门限时，每个协作感知节点的检测准确度不高，融合处理后的准确度受到每个感知节点的检测准确度的制约。
发明内容
本发明实施例提供一种空闲频谱的获取方法和设备，以降低感知的功耗，并提高空闲频谱决策的准确度。为了达到上述目的，本发明实施例提供一种空闲频谱的获取方法，包括 核心管理单元获取授权系统发射机的部署信息，并获取备选感知节点的地理位置信
息；
所述核心管理单元根据所述部署信息和所述地理位置信息选择感知节点，并通知所述感知节点进行频谱感知；
所述核心管理单元接收所述感知节点进行频谱感知的感知结果，并根据所述感知结果获取空闲频谱的信息。本发明实施例提供一种空闲频谱的获取设备，包括
第一获取模块，用于获取授权系统发射机的部署信息，并获取备选感知节点的地理位
直{曰息；
选择模块，用于根据所述部署信息和所述地理位置信息选择感知节点； 发送模块，用于通知所述感知节点进行频谱感知； 接收模块，用于接收所述感知节点进行频谱感知的感知结果； 第二获取模块，用于根据所述感知结果获取空闲频谱的信息。与现有技术相比，本发明至少具有以下优点
通过授权系统发射机的部署信息和备选感知节点的地理位置信息选择感知节点，并通过感知节点获取空闲频谱，从而可以降低基于认知无线电的无线通信系统中进行频谱感知的感知节点数目，降低每个感知节点需要感知的频谱的数量，降低无线通信系统的总体功耗，降低无线通信系统的信令开销；而且通过选择感知准确度较高的感知节点，可以提高空闲频谱决策的准确度，降低无线通信系统对于授权系统的影响。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例一提供的一种空闲频谱的获取方法流程示意图； 图2是本发明实施例二提供的一种空闲频谱的获取设备结构示意图。
具体实施例方式发明人在实现本发明实施例的过程中注意到
CR可以在不影响授权系统正常通信的基础上，动态地利用授权频段的空闲频谱，以解决频谱资源稀缺与已授权频谱资源空闲的矛盾。在采用CR的无线通信系统中，获取授权频带的空闲频谱，并使用空闲频谱；当授权系统重新出现时，可以释放授权频谱给授权系统， 避免对授权系统的干扰。为了获取空闲频谱，可通过单点感知或协作感知等频谱感知方式来完成，针对现有单点感知和协作感知中存在的问题，本发明实施例提供一种空闲频谱的获取方法和设
7备，以基于授权系统发射机部署信息进行空闲频谱的获取。本发明实施例中，基于CR的无线通信系统获取空闲频谱时进行感知节点的选择与配置，可以降低无线通信系统中进行频谱感知的感知节点数目，降低每个感知节点需要感知的频谱的数量，降低感知的总体功耗与成本，降低信令开销；通过选择感知准确度较高的感知节点，可提高空闲频谱获取的准确度。下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一
本发明实施例一提供一种空闲频谱的获取方法，该方法中包含核心管理单元、感知节点与请求节点，该核心管理单元可位于中继设备、基站设备、RNC (Radio Network Controller，无线网络控制器)设备、或网关设备上；该感知节点是指具备感知能力的节点， 可位于终端设备、中继设备、基站设备或者为独立部署的传感节点；该请求节点包括感知节点和普通节点，普通节点是指不具备感知能力且需要采用空闲频谱进行无线传输的节点， 位于终端设备、中继设备、或基站设备上。如图1所示，该方法包括以下步骤
步骤101，核心管理单元获取授权系统发射机的部署信息。该部署信息包括但不限于以下之一或任意组合授权系统发射机的地理位置信息、部署频谱信息、部署发射功率信息。具体的，核心管理单元可通过接入数据库方式获取部署信息；或者，核心管理单元可通过频谱测量方式(即预先测量)获取部署信息；或者，核心管理单元可通过授权系统协助方式获取部署信息。本发明实施例中，核心管理单元可将部署频谱分为若干个频道，频道信息可以标识中心频率及带宽信息。步骤102，核心管理单元获取备选感知节点的地理位置信息。步骤101与步骤102 之间并没有先后顺序关系，步骤102也可以位于步骤101之前。具体的，各备选感知节点可通过地理定位方式(如采用GPS方式或者其他地理定位方式)获知自身的地理位置信息(如地理位置坐标)，并将自身的地理位置信息上报给核心管理单元，由核心管理单元接收并获取各备选感知节点的地理位置信息。如表1所示，为各备选感知节点上报地理位置信息的消息格式。表 1
感知节点IDill比特感知节点的地埋坐标n2比特
步骤103，核心管理单元根据授权系统发射机的部署信息以及备选感知节点的地理位置信息选择感知节点，即为每个授权系统发射机的部署频谱选择感知节点集合。
具体的，核心管理单元根据授权系统发射机的部署发射功率信息&与检测门限& 计算满足检测门限要求的备选感知节点与授权系统发射机的最大传播损耗4 ，即核心管理单元计算4 [dB]为/UdB]-A [dB]；
8核心管理单元根据无线信道传播模型以及最大传播损耗计算出满足检测门限要求的备选感知节点与授权系统发射机的最大距离之 ，即核心管理单元通过# (.dmax) = Lmax象解之 ，W (.)为无线信道传播模型函数；该无线信道传播模型可以为给出了传播损耗与传播距离关系的hata模型，本发明实施例中无线信道传播模型可根据授权系统的特性进行合理的选取；
核心管理单元根据授权系统发射机的地理位置信息、备选感知节点的地理位置信息、 以及最大距离dmax选择各授权系统发射机的感知节点，即核心管理单元从备选感知节点与授权系统发射机的距离不大于的备选感知节点中选择指定个数的备选感知节点为感知节点。本发明实施例中，核心管理单元可根据授权系统发射机的地理位置信息、备选感知节点的地理位置信息、以及最大距离dmax进行每个授权系统发射机的每个频道(即频谱， 部署频谱分为若干个频道)的感知节点集合的选择与配置；对于授权系统发射机的每个部署频道，核心管理单元从所有满足与授权系统发射机的距离小于等于dmax的备选感知节点中，选择距离授权系统发射机最近的若干个感知节点；每个授权系统发射机的每个部署频道可以配置多个感知节点，而同一感知节点也可以进行多个部署频道的感知。步骤104，核心管理单元将配置信息通知给相应的感知节点，调度相应的感知节点进行频谱感知。本发明实施例中，核心管理单元将决策的感知节点选择与配置结果通过感知配置消息发送给相应的感知节点，调度相应的感知节点进行部署频谱的频谱感知。步骤105，核心管理单元接收感知节点进行频谱感知的感知结果，并融合感知结果判决授权系统当前是否在部署的频谱进行发射。具体的，核心管理单元接收到已配置感知节点上报的感知结果后，融合感知结果决策授权系统发射机是否正在某个部署频谱发射。对于同一发射机的同一频道，核心管理单元可采用传统的与/或准则进行多个感知节点的感知结果的融合，也可以采用其他的融合准则进行感知结果的融合，从而决策出授权系统发射机是否正在某个部署的频谱进行发射。步骤106，核心管理单元根据请求节点的空闲频谱请求消息以及判决结果获取空闲频谱的信息。本步骤之前，请求节点根据自身的频谱资源需求向核心管理单元发送空闲频谱请求消息，核心管理单元可接收请求节点(包括感知节点与普通节点)的空闲频谱请求消息， 该空闲频谱请求消息中可携带请求节点的地理位置信息；可选地，空闲频谱请求消息中可以包含该请求节点可以支持的频道列表；可选地，空闲频谱请求消息中可以包含该请求节点的最大发射功率。如表2所示，为空闲频谱请求的消息格式。表权利要求
1.一种空闲频谱的获取方法，其特征在于，包括核心管理单元获取授权系统发射机的部署信息，并获取备选感知节点的地理位置信息；所述核心管理单元根据所述部署信息和所述地理位置信息选择感知节点，并通知所述感知节点进行频谱感知；所述核心管理单元接收所述感知节点进行频谱感知的感知结果，并根据所述感知结果获取空闲频谱的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部署信息包括以下之一或任意组合所述授权系统发射机的地理位置信息、部署频谱信息、部署发射功率信息；所述核心管理单元获取授权系统发射机的部署信息，包括所述核心管理单元通过接入数据库方式获取所述部署信息；或者，所述核心管理单元通过频谱测量方式获取所述部署信息；或者，所述核心管理单元通过授权系统协助方式获取所述部署信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心管理单元获取备选感知节点的地理位置信息，包括所述核心管理单元接收各备选感知节点上报的地理位置信息，所述地理位置信息由各备选感知节点通过地理定位方式获知。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部署信息包括所述授权系统发射机的地理位置信息、部署频谱信息、部署发射功率信息；所述核心管理单元根据所述部署信息和所述地理位置信息选择感知节点，包括所述核心管理单元根据所述授权系统发射机的部署发射功率信息A与检测门限冬计算备选感知节点与授权系统发射机的最大传播损耗4 ；所述核心管理单元根据所述最大传播损耗4 计算备选感知节点与授权系统发射机的最大距离dmax ；所述核心管理单元根据授权系统发射机的地理位置信息、备选感知节点的地理位置信息、以及所述最大距离dmax选择各授权系统发射机的感知节点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述核心管理单元根据所述授权系统发射机的部署发射功率信息A与检测门限冬计算备选感知节点与授权系统发射机的最大传播损耗4 ，包括所述核心管理单元计算为/UdB]-A [dB]；所述核心管理单元根据所述最大传播损耗4 计算备选感知节点与授权系统发射机的最大距离dmax,包括所述核心管理单元通过/f Umax)= 4 求解所述之 ，其中，/f (.)为无线信道传播模型函数。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述核心管理单元根据授权系统发射机的地理位置信息、备选感知节点的地理位置信息、以及所述最大距离选择各授权系统发射机的感知节点，包括所述核心管理单元从备选感知节点与授权系统发射机的距离不大于的备选感知节点中，选择距离授权系统发射机最近的指定个数的备选感知节点为感知节点。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心管理单元根据所述感知结果获取空闲频谱的信息，包括所述核心管理单元融合所述感知结果判决授权系统当前是否在部署的频谱进行发射；所述核心管理单元根据请求节点的空闲频谱请求消息以及判决结果获取空闲频谱的 fn息ο
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空闲频谱请求消息中携带所述请求节点的地理位置信息；所述核心管理单元根据请求节点的空闲频谱请求消息以及判决结果获取空闲频谱的信息，包括所述核心管理单元计算所述请求节点的地理位置信息、当前在部署的频谱进行发射的授权系统发射机的地理位置信息之间的地理距离d ；所述核心管理单元利用所述地理距离J计算授权系统发射机到所述请求节点的接收信号强度八；如果所述接收信号强度&低于检测门限/V所述核心管理单元判决该频谱为空闲频谱；否则，所述核心管理单元判决该频谱不是空闲频谱。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述核心管理单元利用所述地理距离i/计算授权系统发射机到所述请求节点的接收信号强度&，包括所述核心管理单元计算4[(^]=/^[(^]1[(^]，^=坎(d)；其中，W (.)为无线信道传播模型函数，A为部署发射功率信息。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空闲频谱请求消息中携带所述请求节点的最大发射功率信息；所述核心管理单元根据请求节点的空闲频谱请求消息以及判决结果获取空闲频谱的信息，包括当所述请求节点采用最大发射功率时，所述核心管理单元计算当前在部署的频谱进行发射的授权系统的干扰水平；如果所述干扰水平低于预设门限，所述核心管理单元判决该频谱为空闲频谱；否则，所述核心管理单元判决该频谱不是空闲频谱。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述干扰水平的衡量指标为授权系统发射机的覆盖率损失。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空闲频谱请求消息中携带所述请求节点可支持的频谱列表；所述核心管理单元根据请求节点的空闲频谱请求消息以及判决结果获取空闲频谱的信息，包括所述核心管理单元根据所述可支持的频谱列表确定需要判断的目标频谱集合，并判断所述目标频谱集合中的每个频谱是否为空闲频谱。
13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述核心管理单元位于中继设备、基站设备、RNC设备、或网关设备上；所述感知节点为具备感知能力的节点，位于终端设备、中继设备、基站设备、或独立部署的传感节点上；所述请求节点包括感知节点和普通节点，所述普通节点为不具备感知能力且需要采用空闲频谱进行无线传输的节点，位于终端设备、中继设备、或基站设备上。
14.一种空闲频谱的获取设备，其特征在于，包括第一获取模块，用于获取授权系统发射机的部署信息，并获取备选感知节点的地理位直fe息；选择模块，用于根据所述部署信息和所述地理位置信息选择感知节点； 发送模块，用于通知所述感知节点进行频谱感知； 接收模块，用于接收所述感知节点进行频谱感知的感知结果； 第二获取模块，用于根据所述感知结果获取空闲频谱的信息。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述部署信息包括以下之一或任意组合 所述授权系统发射机的地理位置信息、部署频谱信息、部署发射功率信息；所述第一获取模块，具体用于通过接入数据库方式获取所述部署信息； 或者，通过频谱测量方式获取所述部署信息；或者， 通过授权系统协助方式获取所述部署信息。
16.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述第一获取模块，具体用于接收各备选感知节点上报的地理位置信息，所述地理位置信息由各备选感知节点通过地理定位方式获知。
17.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述部署信息包括所述授权系统发射机的地理位置信息、部署频谱信息、部署发射功率信息；所述选择模块，具体用于根据所述授权系统发射机的部署发射功率信息A与检测门限 Pt计算备选感知节点与授权系统发射机的最大传播损耗4 ；根据所述最大传播损耗4 计算备选感知节点与授权系统发射机的最大距离dmax ； 根据授权系统发射机的地理位置信息、备选感知节点的地理位置信息、以及所述最大距离dmax选择各授权系统发射机的感知节点。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述选择模块，进一步用于计算4 [^18]为[dB]；以及通过/f (之 )= 求解所述之 ，其中，)为无线信道传播模型函数。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述选择模块，进一步用于从备选感知节点与授权系统发射机的距离不大于之 的备选感知节点中，选择距离授权系统发射机最近的指定个数的备选感知节点为感知节点。
20.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述第二获取模块，具体用于融合所述感知结果判决授权系统当前是否在部署的频谱进行发射；根据请求节点的空闲频谱请求消息以及判决结果获取空闲频谱的信息。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述空闲频谱请求消息中携带所述请求节点的地理位置信息；所述第二获取模块，进一步用于计算所述请求节点的地理位置信息、当前在部署的频谱进行发射的授权系统发射机的地理位置信息之间的地理距离J ；利用所述地理距离J计算授权系统发射机到所述请求节点的接收信号强度&；如果所述接收信号强度&低于检测门限冬，判决该频谱为空闲频谱；否则，判决该频谱不是空闲频谱。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述第二获取模块，进一步用于计算&[dB]=&[dB]-Z[dB]，Z=r (d);其中，/f (.)为无线信道传播模型函数，A为部署发射功率信息。
23.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述空闲频谱请求消息中携带所述请求节点的最大发射功率信息；所述第二获取模块，进一步用于当所述请求节点采用最大发射功率时，计算当前在部署的频谱进行发射的授权系统的干扰水平；如果所述干扰水平低于预设门限，判决该频谱为空闲频谱；否则，判决该频谱不是空闲频谱。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述干扰水平的衡量指标为授权系统发射机的覆盖率损失。
25.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述空闲频谱请求消息中携带所述请求节点可支持的频谱列表；所述第二获取模块，进一步用于根据所述可支持的频谱列表确定需要判断的目标频谱集合，并判断所述目标频谱集合中的每个频谱是否为空闲频谱。
26.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述空闲频谱的获取设备为核心管理单元，位于中继设备、基站设备、RNC设备、或网关设备上；所述感知节点为具备感知能力的节点，位于终端设备、中继设备、基站设备、或独立部署的传感节点上；所述请求节点包括感知节点和普通节点，所述普通节点为不具备感知能力且需要采用空闲频谱进行无线传输的节点，位于终端设备、中继设备、或基站设备上。
全文摘要
本发明公开了一种空闲频谱的获取方法和设备，该方法包括核心管理单元获取授权系统发射机的部署信息，并获取备选感知节点的地理位置信息；所述核心管理单元根据所述部署信息和所述地理位置信息选择感知节点，并通知所述感知节点进行频谱感知；所述核心管理单元接收所述感知节点进行频谱感知的感知结果，并根据所述感知结果获取空闲频谱的信息。本发明实施例中，可降低基于认知无线电的无线通信系统中进行频谱感知的感知节点数目，降低每个感知节点需要感知的频谱的数量，降低无线通信系统的总体功耗，降低无线通信系统的信令开销。
文档编号H04B17/00GK102223191SQ20111014767
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者李媛媛, 杨宇, 白文岭, 蒋成钢 申请人:电信科学技术研究院