專利名稱：基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信和移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其涉及基于認(rèn)知無線電技術(shù)下的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避。
背景技術(shù)：
現(xiàn)如今，隨著無線通信需求的不斷增長(zhǎng)以及無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)無線通信技術(shù)支持的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求也越來越高，從而導(dǎo)致對(duì)無線頻譜資源的需求也相應(yīng)增長(zhǎng)，使得適用于無線通信的頻譜資源變得日益緊張，成為制約無線通信發(fā)展的新瓶頸。但是，經(jīng)有關(guān)組織的實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)已分配的無線系統(tǒng)頻譜資源卻在時(shí)間和空間上存在很大程度的閑置，也即我們所謂的“頻譜空洞”。因此，認(rèn)知無線電(CR)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，此項(xiàng)技術(shù)通過從時(shí)間和空間上充分利用頻譜空洞，從而有效解決頻譜資源緊張這一難題。
在認(rèn)知無線電技術(shù)基礎(chǔ)上，無線終端通過對(duì)周圍無線環(huán)境的歷史和當(dāng)前狀況進(jìn)行檢測(cè)、分析、學(xué)習(xí)、推理和規(guī)劃，利用相應(yīng)結(jié)果調(diào)整自己的傳輸參數(shù)，使用最適合自己的無線資源(包括頻率、調(diào)制方式、發(fā)射功率等)完成無線傳輸。認(rèn)知無線電技術(shù)能夠幫助認(rèn)知用戶智能地選擇最好的、最廉價(jià)的服務(wù)進(jìn)行無線傳輸，但是又不可避免帶來了認(rèn)知用戶對(duì)授權(quán)用戶的干擾，所以，我們需要將更多的注意力集中在基于干擾抑制的認(rèn)知無線電技術(shù)研究上面。
在通信系統(tǒng)中，干擾是不可避免的一個(gè)因素。在認(rèn)知無線電技術(shù)中，認(rèn)知用戶和授權(quán)用戶之間的干擾是認(rèn)知無線電技術(shù)應(yīng)用和研究所面臨的重大問題。在進(jìn)行認(rèn)知用戶與授權(quán)用戶之間的干擾分析時(shí)，需要對(duì)兩者共存的場(chǎng)景進(jìn)行干擾測(cè)量及干擾規(guī)避。目前，關(guān)于這方面的模型以及技術(shù)研究工作開展不久，建立一個(gè)完善一種基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法是一個(gè)亟待解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種能夠用來協(xié)助準(zhǔn)確判斷干擾場(chǎng)景、以保證在引入認(rèn)知用戶網(wǎng)絡(luò)后授權(quán)用戶通信業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量不受干擾的基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法。該方法包括
參數(shù)確定步驟，認(rèn)知用戶終端確定其自身的工作參數(shù)，獲取所述認(rèn)知用戶終端所在位置處網(wǎng)絡(luò)中的授權(quán)用戶的工作參數(shù)；
干擾距離確定步驟，基于所獲取的工作參數(shù)來算得所述認(rèn)知用戶終端的干擾距離 D，其中，所述干擾距離D為使得落入以所述認(rèn)知用戶終端為中心、以所述干擾距離為半徑的圓形區(qū)域的授權(quán)用戶接收機(jī)無法正常通信的距離；
檢測(cè)步驟，所述認(rèn)知用戶終端檢測(cè)其擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)， 若檢測(cè)結(jié)果為是，則判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，反之，判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)不會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，其中，
所述擴(kuò)展干擾范圍為，以所述認(rèn)知用戶終端為中心、以O(shè)R+D為半徑的圓形區(qū)域范圍，O為設(shè)定系數(shù)，0< O < 1，R為授權(quán)用戶發(fā)射端與接收機(jī)之間的最大距離。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，在所述檢測(cè)步驟中，若檢測(cè)結(jié)果為是，則判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，減小所述認(rèn)知用戶終端的發(fā)射功率Ps，再返回所述參數(shù)確定步驟。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述認(rèn)知用戶終端依據(jù)授權(quán)用戶的發(fā)射功率Pp的值來確定最大輻射距離R的值；由所述認(rèn)知用戶終端間隔性地確定Pp的值；
當(dāng)所確定的Pp的值與原Pp的值不同時(shí)，所述認(rèn)知用戶終端重新依據(jù)所確定的Pp的值來確定最大輻射距離R的值。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述認(rèn)知用戶終端自身的工作參數(shù)包括發(fā)射功率Ps，路徑損耗因子α ；所述授權(quán)用戶的工作參數(shù)包括最大輻射距離R，發(fā)射功率Ρρ，正常工作時(shí)所需的最小信干比Γ。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，依據(jù)授權(quán)用戶接收機(jī)對(duì)抗干擾的魯棒性、頻帶、業(yè)務(wù)類型和干擾信號(hào)特征來確定參數(shù)Γ的值。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述基于所獲取的工作參數(shù)來算得認(rèn)知用戶終端的干擾范PpRa ^圍的步驟包括將PP、PS、R、α、Γ帶入公式PpR-α/PsD-α = Γ，算得干擾距離D的取值，將以認(rèn)知用戶終端為中心，D為半徑的圓形區(qū)域作為認(rèn)知干擾范圍。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述認(rèn)知用戶終端檢測(cè)其擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的步驟包括設(shè)定所述認(rèn)知用戶終端的感知門限Ymin ；所述認(rèn)知用戶終端確定擴(kuò)展干擾范圍中各授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的綜合信噪比Y，將所測(cè)得的綜合信噪比與設(shè)定感知門限 Ymin進(jìn)行比較，以判斷認(rèn)知用戶終端的擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述綜合信噪比Y是該認(rèn)知用戶接收到的所有信噪比的總和，Y值的表達(dá)式如下YPPL-a
y=n∑i=1PpiLi-α‘/ —‘H0W
&為第i個(gè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，Li為第i個(gè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)與所述認(rèn)知用戶終端的距離，n0為單邊噪聲功率譜密度，W為檢測(cè)頻譜帶寬。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，滿足條件Y < Ymin時(shí)，判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)不會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾；反之，則判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，通過如下方式來確定所述設(shè)定感知門限Ymin:Pp(aR +Dra 廿士
rmin = Pp(OR+D)-α——noW，其中
α為所述認(rèn)知用戶終端所處環(huán)境的路徑損耗因子，Iitl為單邊噪聲功率譜密度，W為檢測(cè)頻譜帶寬，Pp表示授權(quán)用戶的發(fā)射功率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)。
認(rèn)知無線電技術(shù)具有使得頻譜得到充分利用的潛能，但是前提必須保證授權(quán)用戶的頻譜使用不受影響，特別是處于邊緣接受的授權(quán)用戶接收機(jī)很容易受到認(rèn)知用戶的干擾，由此干擾避免顯得尤為重要。本專利提供了基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法，可用來協(xié)助準(zhǔn)確判斷干擾場(chǎng)景，以保證在引入認(rèn)知用戶網(wǎng)絡(luò)后，授權(quán)用戶通信業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量不受干擾。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的認(rèn)知干擾環(huán)模型示意圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例基于認(rèn)知干擾環(huán)模型的擴(kuò)展干擾范圍示意圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法的流程圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)認(rèn)知用戶進(jìn)行干擾測(cè)量及干擾規(guī)避的情景示例。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
在現(xiàn)有授權(quán)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中引入認(rèn)知無線電用戶，為避免認(rèn)知用戶的活動(dòng)對(duì)授權(quán)用戶的正常通信產(chǎn)生干擾，認(rèn)知用戶首先需要實(shí)時(shí)檢測(cè)其干擾范圍內(nèi)是否存在授權(quán)用戶使用頻譜的情況。傳統(tǒng)的頻譜檢測(cè)方法包括能量檢測(cè)、匹配濾波器檢測(cè)以及靜態(tài)循環(huán)特征檢測(cè)等技術(shù)，然而傳統(tǒng)技術(shù)中并未清晰地給出認(rèn)知用戶檢測(cè)時(shí)應(yīng)采取的感知范圍，本發(fā)明提供了基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量和干擾規(guī)避方法，可以清晰地定義了認(rèn)知用戶的認(rèn)知干擾環(huán)范圍，確定了頻譜感知時(shí)應(yīng)采取的檢測(cè)范圍以及感知門限值，通過將認(rèn)知用戶檢測(cè)到的授權(quán)用戶信噪比與感知門限值兩者進(jìn)行比較，以此作為認(rèn)知用戶進(jìn)行頻譜接入的重要決策依據(jù)，為后續(xù)認(rèn)知無線電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
下面將結(jié)合附圖和實(shí)例說明本專利的基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法，以保證認(rèn)知用戶通信的順利完成。
第一實(shí)施例
圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法的流程圖，下面結(jié)合圖3來詳細(xì)說明本實(shí)施例的各步驟。
在步驟S310，認(rèn)知用戶終端(亦稱作認(rèn)知用戶或認(rèn)知用戶收發(fā)端)獲取其自身的工作參數(shù)和認(rèn)知用戶所在位置處網(wǎng)絡(luò)中的授權(quán)用戶移動(dòng)終端(本文中簡(jiǎn)稱授權(quán)用戶)的工作參數(shù)。授權(quán)用戶移動(dòng)終端一般包括授權(quán)用戶接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，以進(jìn)行雙向通信。
具體地，為確定認(rèn)知用戶活動(dòng)的干擾范圍，認(rèn)知用戶需獲取相關(guān)參數(shù)，而由于認(rèn)知用戶網(wǎng)絡(luò)對(duì)授權(quán)用戶網(wǎng)絡(luò)透明，不存在授權(quán)用戶與認(rèn)知用戶之間的通信，所以由認(rèn)知用戶進(jìn)行主動(dòng)獲取，獲取方式包括查詢數(shù)據(jù)庫中的歷史值或者進(jìn)行無線信道的實(shí)時(shí)實(shí)地測(cè)量。
這些參數(shù)可包括授權(quán)用戶的發(fā)射功率PP，Pp可以靜態(tài)不變或者實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化， 優(yōu)選為通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和/或根據(jù)授權(quán)網(wǎng)絡(luò)類型等獲取Pp的實(shí)時(shí)值，例如根據(jù)授權(quán)網(wǎng)絡(luò)類型的不同查找相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或數(shù)據(jù)庫來間隔性地確定Pp的值；授權(quán)用戶的最大輻射距離R， 授權(quán)用戶的最大輻射距離R會(huì)隨著授權(quán)用戶的發(fā)射功率改變而改變，認(rèn)知用戶依據(jù)Pp的值來確定最大輻射距離R的值，因此優(yōu)選為當(dāng)所確定的Pp的值與原Pp的值的值不同時(shí)時(shí)，對(duì)授權(quán)用戶的最大輻射距離R進(jìn)行更新，使得計(jì)算得到的認(rèn)知用戶干擾范圍具備實(shí)時(shí)性 ’認(rèn)知用戶的發(fā)射功率Ps，Ps由認(rèn)知用戶控制，取決于認(rèn)知用戶收發(fā)端實(shí)地空間位置和QoS ；認(rèn)知用戶的路徑損耗因子α，其由認(rèn)知用戶所處的周圍環(huán)境決定，需由認(rèn)知用戶測(cè)量并周期更新；授權(quán)用戶正常工作時(shí)所需的最小信干比Γ，Γ取決于主用戶接收機(jī)對(duì)抗干擾的魯棒性，依據(jù)頻帶、業(yè)務(wù)類型和干擾信號(hào)特征等而變化，且須符合相關(guān)管理部門給出的標(biāo)準(zhǔn)。
在步驟S320，基于所獲取的工作參數(shù)來確定認(rèn)知用戶的干擾距離。其中，該干擾距離為，使得落入以認(rèn)知用戶為中心、以干擾距離為半徑的圓形區(qū)域(簡(jiǎn)稱干擾范圍)的授權(quán)用戶接收機(jī)無法正常通信的距離，換而言之，該干擾距離為認(rèn)知用戶的信號(hào)發(fā)射功率能夠?qū)κ跈?quán)用戶接收端產(chǎn)生干擾的最大距離。
優(yōu)選地，在認(rèn)知用戶端需將步驟S310中得到的參數(shù)PP、Ps、R、α、Γ帶入公式 PpRTa ^^T = F，從而求得認(rèn)知用戶的干擾范圍D，并根據(jù)已知的認(rèn)知用戶的感知范圍S以及上面求得的D，建立認(rèn)知干擾域模型，如圖1所示。
其中S表示認(rèn)知用戶的感知距離，D表示認(rèn)知用戶的干擾距離，在本實(shí)施例中，將以認(rèn)知用戶為中心，D為半徑的圓形區(qū)域作為認(rèn)知干擾范圍(亦稱作認(rèn)知干擾域)。S取決P R~a于認(rèn)知用戶的檢測(cè)靈敏度，D由公式^1^ = Γ計(jì)算獲得，實(shí)際取決于認(rèn)知用戶的發(fā)射功率。其中，參數(shù)Γ取決于主用戶接收機(jī)對(duì)抗干擾的魯棒性，依據(jù)頻帶、業(yè)務(wù)類型和干擾信號(hào)特征等而變化，且須符合相關(guān)管理部門給出的標(biāo)準(zhǔn)，換而言之，依據(jù)授權(quán)用戶接收機(jī)對(duì)抗干擾的魯棒性、頻帶、業(yè)務(wù)類型和干擾信號(hào)特征來確定參數(shù)Γ的值。
圖1中的陰影部分為強(qiáng)烈干擾環(huán)帶，即授權(quán)用戶接收機(jī)與認(rèn)知用戶的距離大于S 小于D時(shí)，由于認(rèn)知用戶無法感知授權(quán)用戶的存在而進(jìn)行頻譜接入，因此會(huì)對(duì)授權(quán)用戶接收機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈干擾。
“認(rèn)知干擾域”這一模型被用于確定認(rèn)知用戶仍然對(duì)授權(quán)用戶產(chǎn)生干擾的最大距離。此模型可廣泛用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中用戶間的干擾距離計(jì)算，為后續(xù)系統(tǒng)間的干擾抑制工作打下基礎(chǔ)。
認(rèn)知干擾域的實(shí)際意義是，若授權(quán)用戶接收機(jī)落入認(rèn)知干擾域范圍內(nèi)，則其接收到的由對(duì)端授權(quán)用戶發(fā)射信號(hào)的信干比將低于其所能接受的信干比，誤比特率上升將造成其無法正常工作；反之，認(rèn)知用戶的活動(dòng)將不會(huì)影響授權(quán)用戶的正常通信。
利用所述認(rèn)知干擾域模型確定認(rèn)知干擾范圍，進(jìn)行干擾測(cè)量及主動(dòng)干擾規(guī)避等工作全部由認(rèn)知用戶端主動(dòng)完成，要求認(rèn)知用戶進(jìn)行頻譜接入時(shí)盡可能的避免對(duì)授權(quán)用戶的干擾。7
在步驟S330，認(rèn)知用戶檢測(cè)其擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，若檢測(cè)結(jié)果為是，則判斷為存在落入認(rèn)知干擾范圍的授權(quán)用戶接收機(jī)，亦即，判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，反之，則判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)不會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，其中，認(rèn)知用戶的擴(kuò)展干擾范圍為以該認(rèn)知用戶為中心、以oR+D為半徑的圓形區(qū)域范圍，σ為設(shè)定系數(shù)，0 < ο彡1。
基于所述認(rèn)知干擾域模型，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景進(jìn)行干擾測(cè)量，如圖2 所示。認(rèn)知用戶通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或查詢數(shù)據(jù)庫等方式獲取授權(quán)用戶發(fā)射端與接受端(接收機(jī))之間的最大距離R。對(duì)于認(rèn)知用戶而言，由于授權(quán)用戶接收端不發(fā)送信號(hào)，故授權(quán)用戶接收端的監(jiān)測(cè)在物理上實(shí)現(xiàn)非常困難，所以把監(jiān)測(cè)授權(quán)用戶接收端這一問題轉(zhuǎn)化為監(jiān)測(cè)認(rèn)知用戶發(fā)送端來解決，因而，一般需要將認(rèn)知用戶的監(jiān)測(cè)范圍擴(kuò)大到0R+D來實(shí)現(xiàn)，例如圖 2所示，擴(kuò)大到以認(rèn)知用戶為中心，以oR+D為半徑的圓形區(qū)域，將擴(kuò)大后的區(qū)域作為擴(kuò)展干擾范圍。這樣，若認(rèn)知用戶在R+D范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，若測(cè)量結(jié)果為不存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，則確定為不存在授權(quán)用戶接收機(jī)落入認(rèn)知干擾域的情況。
下面詳細(xì)說明認(rèn)知用戶檢測(cè)上述干擾范圍和與該干擾范圍的外邊沿距離ο R之內(nèi)的范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的過程。
首先設(shè)定認(rèn)知用戶的感知門限Ymin。
例如，在R+D范圍內(nèi)檢測(cè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)時(shí)，可先確定認(rèn)知用戶的感知門限Ymin，P(aR+ D)a認(rèn)知用戶可以根據(jù)公式‘m= P w 求得Ymin，其中α為認(rèn)知用戶所處環(huán)境的路徑損耗因子，Iitl為單邊噪聲功率譜密度，W為檢測(cè)頻譜帶寬。將已知參數(shù)D、R、PP、W、n(1帶入此公式求得相應(yīng)的Ymin值后，將Ymin作為認(rèn)知用戶設(shè)定其自身的感知門限值，并根據(jù)此門限值進(jìn)行接下來的操作。當(dāng)ο = 1時(shí)，上述將認(rèn)知用戶的感知范圍由R轉(zhuǎn)化為R+D，這時(shí)采用的是非常保守的策略。在面對(duì)不同的無線環(huán)境時(shí)，可以調(diào)整σ的值，以對(duì)感知門限值做出適當(dāng)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)更高的頻譜效率。
然后，認(rèn)知用戶檢測(cè)擴(kuò)展干擾范圍中各授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)綜合信噪比，將所測(cè)得的綜合信噪比與設(shè)定感知門限Ymin進(jìn)行比較，以判斷認(rèn)知用戶的擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)。
為了避免認(rèn)知用戶對(duì)授權(quán)用戶的干擾，認(rèn)知用戶可對(duì)周圍(認(rèn)知用戶所在位置處網(wǎng)絡(luò)中)授權(quán)用戶的信噪比進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過與在前述設(shè)定的認(rèn)知用戶的感知門限比較，從而檢測(cè)在認(rèn)知用戶的干擾范圍內(nèi)是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，以確定是否存在落入認(rèn)知干擾范圍的授權(quán)用戶接收機(jī)。
其中，實(shí)際環(huán)境示例如圖4所示，認(rèn)知用戶所接收到的周圍授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的綜ηV ρ ]ja合信噪比可以用公式臺(tái)Ρ·‘來表示，其中為第i個(gè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)(發(fā)射端)的發(fā)PPl射功率，Li為第i個(gè)主用戶發(fā)射機(jī)與認(rèn)知用戶的距離，從公式中可以看出，實(shí)際認(rèn)知用戶監(jiān)測(cè)到的綜合信噪比為周圍環(huán)境中所有授權(quán)用戶發(fā)送信號(hào)的總和。
這樣，認(rèn)知用戶可將監(jiān)測(cè)到的綜合信噪比Y與門限值Ymin進(jìn)行比較，以判斷認(rèn)知用戶終端的擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)。當(dāng)滿足一定的大小關(guān)系時(shí)，例如滿足條件Y < Ymin時(shí)，判斷為不存在落入認(rèn)知干擾范圍內(nèi)的授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，因而可進(jìn)一步判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)不會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，認(rèn)知用戶進(jìn)行通信，因此結(jié)束該檢測(cè)過程；反之，則判斷為存在落入認(rèn)知干擾范圍內(nèi)的授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，進(jìn)而進(jìn)一步判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，進(jìn)入步驟S340。
在步驟S340 ；認(rèn)知用戶重新確定減小的發(fā)射功率&的值，這樣可以減小干擾范圍，返回步驟S310，直至認(rèn)知用戶能夠保證在不干擾授權(quán)用戶的前提下進(jìn)行通信。
第二實(shí)施實(shí)例
針對(duì)授權(quán)用戶系統(tǒng)為L(zhǎng)TE系統(tǒng)，認(rèn)知用戶為L(zhǎng)TE FDD制式的移動(dòng)臺(tái)，認(rèn)知用戶機(jī)會(huì)使用授權(quán)用戶未使用的頻譜，并在采取頻譜接入策略之前對(duì)實(shí)時(shí)場(chǎng)景實(shí)施干擾測(cè)量及干擾規(guī)避策略。
根據(jù)本發(fā)明提出的認(rèn)知干擾環(huán)模型及感知門限值設(shè)定準(zhǔn)則，所述基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量和干擾規(guī)避機(jī)制實(shí)施流程如下
某一時(shí)刻一次檢測(cè)周期開始，認(rèn)知用戶通過查詢數(shù)據(jù)庫中的歷史值或進(jìn)行無線信道的實(shí)時(shí)實(shí)地測(cè)量獲得相關(guān)參數(shù)。LTE FDD系統(tǒng)的基站發(fā)射功率的典型值為20dBm，分布在總帶寬22MHz帶寬上，可計(jì)算得發(fā)射功率譜密度，再乘以認(rèn)知用戶濾波器帶寬，即為所述公式中Pp的數(shù)值；所述LTE系統(tǒng)基站與LTE用戶通信的最遠(yuǎn)距離R即蜂窩小區(qū)最大半徑577m ； 所述路徑損耗因子α測(cè)得典型值為3.76 ;LTE系統(tǒng)下行100Μ數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)步行5Km/h，移動(dòng)臺(tái)E的典型值為_6dB，傳輸速率值為25447. 165KbDS,根據(jù)r = b 100M，所沭最小信干 N0N0 ·Κ比由計(jì)算得-11. 94dB ；認(rèn)知用戶根據(jù)其收發(fā)端的具體位置和其業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量設(shè)定所述的發(fā)射功率Ps值為23dBm，所述的認(rèn)知用戶帶寬W為180KHz。PpRTa ^
將以上所述參數(shù)PP、PS、R、α、Γ帶入公式^τ = Γ求得所述D的值為197. 6m，基于所述認(rèn)知干擾環(huán)模型，見圖1，D的數(shù)值決定了“認(rèn)知干擾環(huán)”的范圍，落入該認(rèn)知干擾環(huán)中的授權(quán)用戶移動(dòng)臺(tái)會(huì)受認(rèn)知用戶活動(dòng)的干擾而無法正常工作。引入的認(rèn)知用戶必須感知周圍的授權(quán)用戶接收機(jī)以保證授權(quán)用戶的正常通信不受其干擾。
由于授權(quán)網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)的檢測(cè)在物理上不易被實(shí)現(xiàn)，于是將問題轉(zhuǎn)化為由認(rèn)知用戶在R+D范圍內(nèi)檢測(cè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的存在，R+D范圍內(nèi)不存在授權(quán)用戶則可以保證“認(rèn)知干擾環(huán)”內(nèi)不存在授權(quán)用戶接收機(jī)。于是建立干擾檢測(cè)模型，見圖2。PJ R+ DYa
認(rèn)知用戶的檢測(cè)范圍擴(kuò)大至R+D，認(rèn)知用戶根據(jù)公式/min =———設(shè)定所述感知門限值vmin。其中，所述授權(quán)用戶發(fā)射端的發(fā)射功率Pi^Plte系統(tǒng)的基站發(fā)射功率為46dBm;所述路徑損耗因子α典型值為3. 76 ；所述基站與LTE用戶通信的最遠(yuǎn)距離R即蜂窩小區(qū)最大半徑577m ；所述認(rèn)知干擾環(huán)D的值在建立所述認(rèn)知干擾環(huán)模型已計(jì)算出為197. 6m;所述單邊功率譜密度nQ在室溫^OK時(shí)為4. 002X 10_21ff/Hz ；所述 W為認(rèn)知用戶接收端濾波器的帶寬，為180kHz。將以上所述參數(shù)D、R、Pp, W、n0代入公式Tmm = ——^中計(jì)算得所述感知門限值Ymin為41.2dB。
實(shí)際認(rèn)知用戶實(shí)際信道環(huán)境如圖4所示，測(cè)得的授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)信號(hào)的信噪比為ηV P L—aγ，它是周圍環(huán)境中所有授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)總和信噪比比較γ和所述Ymin的值，當(dāng)滿足條件Y < Ymin時(shí)，授權(quán)用戶接受端不落在認(rèn)知干擾環(huán)內(nèi)，即能確保授權(quán)用戶間的通信不受認(rèn)知用戶活動(dòng)的干擾，認(rèn)知用戶可以進(jìn)行通信；反之，認(rèn)知用戶通過返回步驟 S340來重復(fù)上述循環(huán)過程，開始一個(gè)新的感知周期。認(rèn)知用戶可考慮或者采用減小發(fā)射功率的方式來減小干擾范圍，或者切換至其它頻段進(jìn)行感知，再次重復(fù)上述過程，直至認(rèn)知用戶能夠保證在不干擾授權(quán)用戶的前提下進(jìn)行通信。
針對(duì)授權(quán)用戶為GSM系統(tǒng)的用戶，認(rèn)知用戶為L(zhǎng)TE FDD制式的移動(dòng)臺(tái)，認(rèn)知用戶機(jī)會(huì)使用授權(quán)用戶未使用的頻譜，并在采取頻譜接入策略之前對(duì)實(shí)時(shí)場(chǎng)景實(shí)施干擾測(cè)量及干擾規(guī)避策略。
根據(jù)本發(fā)明提出的認(rèn)知干擾環(huán)模型及感知門限值設(shè)定準(zhǔn)則，所述基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量和干擾規(guī)避機(jī)制實(shí)施流程如下
某一時(shí)刻一次檢測(cè)周期開始，認(rèn)知用戶通過查詢數(shù)據(jù)庫中的歷史值或進(jìn)行無線信道的實(shí)時(shí)實(shí)地測(cè)量獲得相關(guān)參數(shù)。GSM系統(tǒng)的基站發(fā)射功率的典型值為43dBm，分布在總帶寬為IOMHz的帶寬上，可計(jì)算得發(fā)射功率譜密度，再乘以認(rèn)知用戶濾波器帶寬，即為所述公式中Pp的數(shù)值，為34. 58dBm ；所述LTE系統(tǒng)基站與LTE用戶通信的最遠(yuǎn)距離R即蜂窩小區(qū)最大半徑577m ；所述公式中路徑損耗因子α測(cè)得典型值為3. 76 ；GSM系統(tǒng)下行同道干擾 C/Ic的典型數(shù)值為9dB，即為所述最小信干比Γ ；認(rèn)知用戶根據(jù)其收發(fā)端的具體位置和其業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量設(shè)定所述的發(fā)射功率Ps值為15dBm，所述的認(rèn)知用戶帶寬W為8個(gè)資源塊，共 1. 44MHZ。PpRa ^
將以上所述參數(shù)PP、PS、R、α、Γ帶入公式^τ = Γ求得所述D的值為301. 85m，S建立起所述認(rèn)知干擾環(huán)模型1，所述D的數(shù)值決定了“認(rèn)知干擾環(huán)”的范圍，落入該認(rèn)知干擾環(huán)中的授權(quán)用戶移動(dòng)臺(tái)會(huì)因?yàn)檎J(rèn)知用戶活動(dòng)的干擾而無法正常工作。引入的認(rèn)知用戶必須感知周圍的授權(quán)用戶接收機(jī)以保證授權(quán)用戶的正常通信不受其干擾。
由于授權(quán)網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)的檢測(cè)在物理上不易被實(shí)現(xiàn)，于是將問題轉(zhuǎn)化為由認(rèn)知用戶在R+D范圍內(nèi)檢測(cè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的存在，R+D范圍內(nèi)不存在授權(quán)用戶則可以保證“認(rèn)知干擾環(huán)”內(nèi)不存在授權(quán)用戶接收機(jī)。于是建立干擾檢測(cè)模型，見圖2。PJ R +DYa
認(rèn)知用戶的測(cè)量范圍擴(kuò)大至R+D，認(rèn)知用戶根據(jù)公式:Kmin =———設(shè)定感知門限值Ymin。其中，所述授權(quán)用戶發(fā)射端的發(fā)射功率Pp，即LTE系統(tǒng)的基站發(fā)射功率，為34.58dBm;路徑損耗因子α測(cè)得為3. 76 ；所述基站與LTE用戶通信的最遠(yuǎn)距離R即蜂窩小區(qū)最大半徑577m ；所述認(rèn)知干擾環(huán)D的值已在建立所述干擾模型1時(shí)計(jì)算得出，為301. 85m ；所述單邊功率譜密度Iitl在室溫^OK時(shí)為4. 002X 10_21ff/Hz ；所述W為認(rèn)知用戶接收端濾波器的帶寬，為1. 44MHz。將以上所述參數(shù)D、R、Pp、W、n0代入公式
權(quán)利要求
1.一種基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法，其特征在于，包括參數(shù)確定步驟，認(rèn)知用戶終端確定其自身的工作參數(shù)，獲取所述認(rèn)知用戶終端所在位置處網(wǎng)絡(luò)中的授權(quán)用戶的工作參數(shù)；干擾距離確定步驟，基于所獲取的工作參數(shù)來算得所述認(rèn)知用戶終端的干擾距離D，其中，所述干擾距離D為使得落入以所述認(rèn)知用戶終端為中心、以所述干擾距離為半徑的圓形區(qū)域的授權(quán)用戶接收機(jī)無法正常通信的距離；檢測(cè)步驟，所述認(rèn)知用戶終端檢測(cè)其擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，若檢測(cè)結(jié)果為是，則判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，反之，判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)不會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，其中，所述擴(kuò)展干擾范圍為，以所述認(rèn)知用戶終端為中心、以ο R+D為半徑的圓形區(qū)域范圍， σ為設(shè)定系數(shù)，0< σ < 1，R為授權(quán)用戶發(fā)射端與接收機(jī)之間的最大距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述檢測(cè)步驟中，若檢測(cè)結(jié)果為是，則判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾，減小所述認(rèn)知用戶終端的發(fā)射功率Ps，再返回所述參數(shù)確定步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知用戶終端依據(jù)授權(quán)用戶的發(fā)射功率Pp的值來確定最大輻射距離R的值； 由所述認(rèn)知用戶終端間隔性地確定Pp的值；當(dāng)所確定的Pp的值與原Pp的值不同時(shí)，所述認(rèn)知用戶終端重新依據(jù)所確定的Pp的值來確定最大輻射距離R的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知用戶終端自身的工作參數(shù)包括發(fā)射功率Ps，路徑損耗因子α ； 所述授權(quán)用戶的工作參數(shù)包括最大輻射距離R，發(fā)射功率ΡΡ，正常工作時(shí)所需的最小信干比Γ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，依據(jù)授權(quán)用戶接收機(jī)對(duì)抗干擾的魯棒性、頻帶、業(yè)務(wù)類型和干擾信號(hào)特征來確定參數(shù) Γ的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所獲取的工作參數(shù)來算得認(rèn)知用戶終端的干擾范圍的步驟包括 將PP、PS、R、α、Γ帶入
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知用戶終端檢測(cè)其擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的步驟包括設(shè)定所述認(rèn)知用戶終端的感知門限Ymin ；所述認(rèn)知用戶終端確定擴(kuò)展干擾范圍中各授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)的綜合信噪比Y，將所測(cè)得的綜合信噪比與設(shè)定感知門限Ymin進(jìn)行比較，以判斷認(rèn)知用戶終端的擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述綜合信噪比γ是該認(rèn)知用戶接收到的所有信噪比的總和，即Y值的表達(dá)公式如下tvrZ=IA為第i個(gè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，Li為第i個(gè)授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)與所述認(rèn)知用戶終端的距離， n0為單邊噪聲功率譜密度，W為檢測(cè)頻譜帶寬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，滿足條件Y < Ymin時(shí)，判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)不會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾；反之，判斷為認(rèn)知用戶發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)授權(quán)用戶存在潛在沖突干擾。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，通過如下方式來確定所述設(shè)定感知門限Y min *P(aR+ D)aXmm =---，其中n0Wα為所述認(rèn)知用戶終端所處環(huán)境的路徑損耗因子，Iitl為單邊噪聲功率譜密度，W為檢測(cè)頻譜帶寬，Pp表示授權(quán)用戶的發(fā)射功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于認(rèn)知無線電技術(shù)的干擾測(cè)量及干擾規(guī)避方法。該方法包括參數(shù)確定步驟，認(rèn)知用戶終端確定其自身的工作參數(shù)，獲取認(rèn)知用戶終端所在位置處網(wǎng)絡(luò)中的授權(quán)用戶的工作參數(shù)；干擾距離確定步驟，基于所獲取的工作參數(shù)來算得認(rèn)知用戶終端的干擾距離，其中，干擾距離為使得落入以認(rèn)知用戶終端為中心、以干擾距離為半徑的圓形區(qū)域的授權(quán)用戶接收機(jī)無法正常通信的距離；檢測(cè)步驟，認(rèn)知用戶終端檢測(cè)其擴(kuò)展干擾范圍中是否存在授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)，若檢測(cè)結(jié)果為是，則確定為存在落入認(rèn)知干擾范圍的授權(quán)用戶接收機(jī)，返回參數(shù)確定步驟。本方法可用來協(xié)助準(zhǔn)確判斷干擾場(chǎng)景，以保證在引入認(rèn)知用戶網(wǎng)絡(luò)后，授權(quán)用戶通信業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量不受干擾。
文檔編號(hào)H04W24/08GK102547748SQ20121003425
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者尹越, 崔琪楣, 張平, 張慧鑫, 徐舟, 汪賽, 王強(qiáng), 許曉東, 陶小峰 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)