專利名稱：基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種認(rèn)知無線電系統(tǒng)中快速頻譜獲取方法，具體涉及一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著無線通信應(yīng)用的多樣化和無線業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，頻譜資源顯得越來越緊缺。另一方面，shared spectrum公司大量的頻譜測(cè)量工作表明，美國(guó)3GHz以下頻段，平均頻譜利用率僅為5.2%，電視廣播頻段(54-862MHZ)的利用率更低，大量授權(quán)頻段沒有得到充分利用。2003年12月美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)也通過了一項(xiàng)法案，規(guī)定:具有感知無線電(Cognitive Radio, CR)功能的無線終端,在不對(duì)初級(jí)用戶造成有害干擾的情況下，可以工作在許可證授權(quán)頻帶。目前，很多國(guó)家相繼開放原有的電視頻段供認(rèn)知無線電系統(tǒng)使用，從WRC07 1.4議題達(dá)成的結(jié)論可以看出，我國(guó)未來很可能會(huì)開放UHF頻段中的450 470MHz和698 806MHz頻段。為了緩解TD-LTE系統(tǒng)的頻譜短缺問題，可利用認(rèn)知無線電技術(shù)使TD-LTE系統(tǒng)與UHF頻段(698 806MHz)的廣播電視系統(tǒng)共存，從而有效地提高頻譜利用率。在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，由于初級(jí)授權(quán)頻段分布在一個(gè)很寬的頻段中，如何確定信道感知次序?qū)⒅苯記Q定能否快速地搜索到可用的“空閑信道”。通過建立一個(gè)完善的認(rèn)知數(shù)據(jù)庫，利用該數(shù)據(jù)庫可輔助次級(jí)系統(tǒng)快速應(yīng)變動(dòng)態(tài)的信道變換環(huán)境，從而可提高頻譜利用率。在TD-LTE系統(tǒng)中，利用認(rèn)知無線電技術(shù)獲取廣播電視頻段(698 806MHz)的頻譜信息，并且機(jī)會(huì)式占用“空白”授權(quán)頻段，以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)共存，最大化系統(tǒng)容量和頻譜資源利用效率。為了有效利用“空白”的授權(quán)頻段，首要任務(wù)是有效地感知與檢測(cè)初級(jí)用戶信號(hào)，即UHF/VHF電視頻段的電視信號(hào)，需要研究UHF頻段各種初級(jí)用戶信號(hào)(包括各種電視信號(hào)，麥克風(fēng)，等)的特征，以便設(shè)計(jì)相應(yīng)的檢測(cè)方法。其中電視信號(hào)包括模擬電視信號(hào)(PAL，NTSC)，和數(shù)字電視信號(hào)(如DVB-T、DMB-TH等)?，F(xiàn)有的頻譜感知算法主要是針對(duì)IEEE802.22標(biāo)準(zhǔn)以及IEEE 802.22系統(tǒng)中頻譜感知技術(shù)、共存技術(shù)、正交頻分多址(OFDMA)、信道管理和多信道綁定等關(guān)鍵技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)廣播電視網(wǎng)絡(luò)與IEEE802.22的融合。并非適用于TD-LTE系統(tǒng)?，F(xiàn)有的頻譜信息獲取技術(shù)主要有頻譜感知和查詢位置數(shù)據(jù)庫。次級(jí)設(shè)備有兩種方法決定信道是否被占用:1)是感知，在大于或等于一定信號(hào)強(qiáng)度值時(shí)，易于發(fā)現(xiàn)本地信號(hào)的信道；2)是查尋位置數(shù)據(jù)庫，找到一定區(qū)域內(nèi)信道歸屬的主用戶。頻譜感知需要感知不同類型的信號(hào)，而且，為了保護(hù)本地業(yè)務(wù)，同時(shí)避免隱藏終端的問題，F(xiàn)CC要求信道必須被感知在一個(gè)較低的信號(hào)強(qiáng)度，如對(duì)無線麥克風(fēng)，-126dBm，小于噪聲強(qiáng)度(_121dBm)。這樣一來，當(dāng)存在強(qiáng)鄰信道干擾時(shí)，本地業(yè)務(wù)的感知就很困難，從而使虛警概率升高。但感知也使設(shè)備具有認(rèn)知性，對(duì)檢測(cè)未注冊(cè)到數(shù)據(jù)庫的信號(hào)是非常有用的。而且，頻譜感知不需要通過因特網(wǎng)接入數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)，這對(duì)于因特網(wǎng)不能接入的區(qū)域非常適用。相比之下，基于位置的數(shù)據(jù)庫查詢需要因特網(wǎng)連接數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)，而且不能保護(hù)沒有注冊(cè)數(shù)據(jù)庫的本地業(yè)務(wù)?；谖恢玫臄?shù)據(jù)庫是基于預(yù)測(cè)模型來決定一定區(qū)域內(nèi)覆蓋，即邊緣，不是很準(zhǔn)確，而且設(shè)備需要提供其位置。對(duì)數(shù)據(jù)庫來說，得到準(zhǔn)確的位置信息是非常困難的，如室內(nèi)數(shù)據(jù)庫利用全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)定位，但當(dāng)GPS信號(hào)很弱時(shí)，定位就非常困難。信道占用是基于數(shù)據(jù)庫的獨(dú)立于信道特性，大大降低了虛警概率。隨著時(shí)間的推移，需要正確的信息來更新數(shù)據(jù)庫，否則數(shù)據(jù)庫中的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致干擾。現(xiàn)有的頻譜信息獲取算法僅考慮頻譜感知算法、或僅考慮基于位置的數(shù)據(jù)庫的算法，或聯(lián)合位置數(shù)據(jù)庫和感知的方法。利用位置數(shù)據(jù)庫，不需要對(duì)所有的信道進(jìn)行感知，只需對(duì)位置數(shù)據(jù)庫中的可用信道進(jìn)行感知，這樣做，可以優(yōu)化信道占用，最小化虛警概率。以往的做法是對(duì)數(shù)據(jù)庫中的可用信道進(jìn)行一一感知，以免干擾未注冊(cè)的低功率電視輔助業(yè)務(wù)，如無線麥克風(fēng)，直到找到可用信道。但是，這樣做只是一定程度上減少需要感知的信道數(shù)，感知開銷還是很大，而且位置數(shù)據(jù)庫需要根據(jù)每個(gè)可用信道來計(jì)算WSD的有效輻射功率，明顯增加了計(jì)算量和信息反饋開銷，從而影響了次級(jí)設(shè)備的接入速率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，用以減少了可用信道的搜索時(shí)間，能夠快速捕捉頻譜信息。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法。一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，包括:步驟一，對(duì)可用信道進(jìn)行分類，優(yōu)先分配信道給位于TV站保護(hù)范圍外的WSD，省去感知可用信道的階段，直接接入網(wǎng)絡(luò)；步驟二，對(duì)于位于TV站保護(hù)范圍內(nèi)的WSD，采用能量檢測(cè)算法對(duì)可用信道進(jìn)行感知，捕捉空閑頻譜給WSD。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟一的具體實(shí)現(xiàn)過程為:由eNB根據(jù)WSD的地理位置和接收信號(hào)強(qiáng)度預(yù)測(cè)WSD的最大發(fā)射功率值Pmax ;eNB發(fā)送空白頻譜分配請(qǐng)求給中心控制點(diǎn)；所述空白頻譜分配請(qǐng)求包括WSD的地理位置信息和預(yù)測(cè)的發(fā)射功率值Pmax ;認(rèn)知數(shù)據(jù)庫根據(jù)所述空白頻譜分配請(qǐng)求包含的信息計(jì)算可用信道列表；中心控制點(diǎn)查詢認(rèn)知數(shù)據(jù)庫，查看WSD是否位于TV站的保護(hù)范圍外，若是則直接分配所述TV站的信道給eNB。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述WSD將自身的地理位置通過GPS傳給eNB。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述步驟二的具體實(shí)現(xiàn)過程為:若WSD位于TV站的保護(hù)范圍內(nèi)，WSD利用能量檢測(cè)算法依次檢測(cè)所述可用信道列表中的可用信道是否空閑，若是，則接入，否則感知下一個(gè)可用信道，直到WSD找到空閑信道；如果有空閑信道，中心控制點(diǎn)發(fā)送空白頻譜分配答復(fù)；如果沒有空閑信道，中心控制點(diǎn)將通知eNB沒有可用空白頻
-1'TfeP曰。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述空白頻譜分配答復(fù)包含分配給eNB的空白頻譜信息。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，如果有空閑信道，eNB發(fā)送WSD配置更新信息給中心控制點(diǎn)，中心控制點(diǎn)答復(fù)eNB配置更新確認(rèn)信息。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述信道分類感知方法還包括步驟三，中心控制點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)庫更新請(qǐng)求信息給認(rèn)知數(shù)據(jù)庫，認(rèn)知數(shù)據(jù)庫答復(fù)數(shù)據(jù)庫更新確認(rèn)信息；所述數(shù)據(jù)庫更新請(qǐng)求信息包含更新的配置參數(shù)。如上所述，本發(fā)明所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，具有以下有益效果:本發(fā)明所述方法根據(jù)WSD的地理位置和定位精度，優(yōu)先分配信道給位于TV站保護(hù)范圍外的WSD，避免了對(duì)所有的可用信道一一進(jìn)行感知，從而減少感知開銷；同時(shí)對(duì)于距離TV站保護(hù)范圍內(nèi)的WSD，采用能量檢測(cè)算法對(duì)可用信道進(jìn)行感知，以便快速捕捉頻譜信息，減少了可用信道的搜索時(shí)間；此外，通過預(yù)測(cè)WSD的發(fā)射功率，避免了根據(jù)每個(gè)可用信道分別計(jì)算WSD的最大發(fā)射功率，減少了計(jì)算時(shí)間，降低了信息反饋開銷，提高次級(jí)設(shè)備的接入速率。


圖1為實(shí)施例一所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法的應(yīng)用場(chǎng)景不意圖。圖2為本發(fā)明所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法的流程。圖3為實(shí)施例二所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法的應(yīng)用場(chǎng)景不意圖。
具體實(shí)施例方式以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。本發(fā)明適用于認(rèn)知無線電(Cognitive Radio, CR)TD-LTE系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)TD-LTE系統(tǒng)與廣播電視系統(tǒng)共享UHF頻段，提出一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，該方法是一種有效且可靠的頻譜信息獲取方法，可以快速地獲得可用的“空白頻譜”。該感知方法包括認(rèn)知數(shù)據(jù)庫的建立和頻譜檢測(cè)。本發(fā)明針對(duì)TD-LTE系統(tǒng)在UHF頻段空白頻譜上的應(yīng)用以及與UHF頻段上原有數(shù)字電視以及模擬電視系統(tǒng)共存問題的研究，旨在提高UHF頻段頻譜利用率的同時(shí)不影響原有電視系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本發(fā)明提出的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法是根據(jù)空白頻譜設(shè)備(WSD)和TV站的地理位置與定位精度，對(duì)認(rèn)知數(shù)據(jù)庫中的可用信道進(jìn)行分類；優(yōu)先分配信道給位于TV站保護(hù)范圍外的WSD，無需感知；同時(shí)對(duì)于距離TV站保護(hù)范圍內(nèi)的WSD，采用能量檢測(cè)算法對(duì)可用信道進(jìn)行感知，以便快速捕捉頻譜信息，實(shí)現(xiàn)快速的網(wǎng)絡(luò)接入，提高空白頻譜的利用效率。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一
本實(shí)施例提供一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，應(yīng)用場(chǎng)景如圖1所示，該方法的具體實(shí)現(xiàn)內(nèi)容為:設(shè)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)能夠伺機(jī)使用的信道數(shù)目記為N，基于WSD的地理位置和接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)預(yù)測(cè)該WSD所需的最大發(fā)射功率為Pmax。 RSSI (d) = Pmax-PL (d) +f ( μ，σ )(I)其中，RSSI (d)為距離為d的接收信號(hào)強(qiáng)度，PL (d)為距離為d的路徑損耗，f ( μ，σ )是均值為μ，標(biāo)準(zhǔn)方差為σ的高斯隨機(jī)變量。設(shè)TV發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率為Ptv，為了避免對(duì)TV接收機(jī)的干擾，需滿足下面條件:Pt/Pd ≥(2)其中，Pt為TV接收機(jī)的接收信號(hào)功率，Pd為WSD接收信號(hào)功率，β th為保護(hù)比。設(shè)WSD的定位精度為Λ d，TV發(fā)射機(jī)的定位精度為Λ t，WSD與TV發(fā)射機(jī)的距離為d，TV發(fā)射機(jī)的業(yè)務(wù)覆蓋半徑為D，保護(hù)距離為D。。若|d-Ad-At| >D+D。，則分配該TV發(fā)射機(jī)(也可稱為TV站)中的頻段給WSD。其中d為:
權(quán)利要求
1.一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，其特征在于，所述基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法包括: 步驟一，對(duì)可用信道進(jìn)行分類，優(yōu)先分配信道給位于TV站保護(hù)范圍外的WSD，省去感知可用信道的階段，直接接入網(wǎng)絡(luò)； 步驟二，對(duì)于位于TV站保護(hù)范圍內(nèi)的WSD，采用能量檢測(cè)算法對(duì)可用信道進(jìn)行感知，捕捉空閑頻譜給WSD。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，其特征在于:所述步驟一的具體實(shí)現(xiàn)過程為: 由eNB根據(jù)WSD的地理位置和接收信號(hào)強(qiáng)度預(yù)測(cè)WSD的最大發(fā)射功率值Pmax ； eNB發(fā)送空白頻譜分配請(qǐng)求給中心控制點(diǎn)；所述空白頻譜分配請(qǐng)求包括WSD的地理位置信息和預(yù)測(cè)的發(fā)射功率值Pmax ; 認(rèn)知數(shù)據(jù)庫根據(jù)所述空白頻譜分配請(qǐng)求包含的信息計(jì)算可用信道列表； 中心控制點(diǎn)查詢認(rèn)知數(shù)據(jù)庫，查看WSD是否位于TV站的保護(hù)范圍外，若是則直接分配所述TV站的信道給eNB。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，其特征在于:所述WSD將自身的地理位置通過GPS傳給eNB。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，其特征在于:所述步驟二的具體實(shí)現(xiàn)過程為: 若WSD位于TV站的保護(hù)范圍內(nèi)，WSD利用能量檢測(cè)算法依次檢測(cè)所述可用信道列表中的可用信道是否空閑，若是，則接入，否則感知下一個(gè)可用信道，直到WSD找到空閑信道； 如果有空閑信道，中心控制點(diǎn)發(fā)送空白頻譜分配答復(fù)； 如果沒有空閑信道，中心控制點(diǎn)將通知eNB沒有可用空白頻譜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，其特征在于:所述空白頻譜分配答復(fù)包含分配給eNB的空白頻譜信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，其特征在于:如果有空閑信道，eNB發(fā)送WSD配置更新信息給中心控制點(diǎn)，中心控制點(diǎn)答復(fù)eNB配置更新確認(rèn)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，其特征在于:所述信道分類感知方法還包括步驟三，中心控制點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)庫更新請(qǐng)求信息給認(rèn)知數(shù)據(jù)庫，認(rèn)知數(shù)據(jù)庫答復(fù)數(shù)據(jù)庫更新確認(rèn)信息；所述數(shù)據(jù)庫更新請(qǐng)求信息包含更新的配置參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于地理位置與定位精度的信道分類感知方法，包括步驟一，對(duì)可用信道進(jìn)行分類，優(yōu)先分配信道給位于TV站保護(hù)范圍外的WSD，省去感知可用信道的階段，直接接入網(wǎng)絡(luò)；步驟二，對(duì)于位于TV站保護(hù)范圍內(nèi)的WSD，采用能量檢測(cè)算法對(duì)可用信道進(jìn)行感知，捕捉空閑頻譜給WSD。本發(fā)明優(yōu)先分配信道給位于TV站保護(hù)范圍外的WSD，避免了對(duì)所有的可用信道一一進(jìn)行感知，減少了感知開銷；同時(shí)對(duì)于距離TV站保護(hù)范圍內(nèi)的WSD，采用能量檢測(cè)算法對(duì)可用信道進(jìn)行感知，以便快速捕捉頻譜信息，減少了可用信道的搜索時(shí)間；通過預(yù)測(cè)WSD的發(fā)射功率，避免了根據(jù)每個(gè)可用信道分別計(jì)算WSD的最大發(fā)射功率，減少了計(jì)算時(shí)間，降低了信息反饋開銷，提高次級(jí)設(shè)備的接入速率。
文檔編號(hào)H04W72/04GK103179574SQ20111043097
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者郜偉偉, 易輝躍, 胡宏林 申請(qǐng)人:上海無線通信研究中心