專利名稱：認知無線電網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)邊界用戶的頻譜共享方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在認知無線電網(wǎng)絡(luò)中的頻譜共享方法，尤其涉及一種小區(qū)邊界用戶的頻譜共享方法。
背景技術(shù)：
小區(qū)間干擾ICI (Inter-Cell Interference)是蜂窩移動通信系統(tǒng)中的一個固有問題，它描述了相鄰小區(qū)的不同用戶同時分配到相同的頻率塊的一種現(xiàn)象，會給用戶的接收質(zhì)量帶來嚴重影響，尤其小區(qū)邊界用戶，即位于相鄰扇區(qū)交界位置的用戶對ICI更為敏感。應(yīng)用認知無線電技術(shù)來解決小區(qū)間干擾問題，認知無線電(Cognitive Radio)最初是Joseph Mitola博士在1999年其博士論文中提出的，并在2000年給出了較全面地認知無線電技術(shù)的研究步驟和方法，并給出了認知無線電的定義。他認為認知無線電是由軟件無線電發(fā)展而來的，它能夠與工作環(huán)境進行交互，依靠智能化信號處理技術(shù)，通過感知周圍信道環(huán)境，然后依靠自學(xué)習(xí)和·決策算法，檢測到空閑頻譜，自適應(yīng)的改變調(diào)制、編碼、信令協(xié)議和帶寬等系統(tǒng)工作參數(shù)，機會式的接入空閑頻譜，進行通信，同時實時地檢測授權(quán)用戶對空閑頻譜的再次接入，以免發(fā)生碰撞。認知無線電技術(shù)實現(xiàn)了在頻率、時間以及空間上的頻譜再利用。整個認知過程分為頻譜檢測、頻譜管理和頻譜共享三個階段，其中頻譜共享是認知無線電系統(tǒng)實現(xiàn)的·關(guān)鍵步驟，所要解決的主要問題是如何優(yōu)化資源(功率、頻譜)，降低外界干擾，保證用戶的通信質(zhì)量。目前解決小區(qū)間干擾問題的方法有:交互式注水法 IWF(Interactive Water-filling)和頻分復(fù)用法 FDM (Frequency DivisionMultiplexing)。交互式注水法是一種功率控制方法，多應(yīng)用在解決頻率選擇性信道環(huán)境下的多用戶功率控制問題。在認知無線電網(wǎng)絡(luò)中，交互式注水法多用在頻譜共享階段，即當多個認知用戶同時共享一塊頻段時，為了保證彼此的速率不受干擾，通過功率控制，將自己的發(fā)射功率控制在較低的范圍，避免對其他用戶的干擾。但是較低的發(fā)射功率又會使認知用戶的通信質(zhì)量降低。因此，在保證不對其他用戶產(chǎn)生干擾的情況下還應(yīng)該保證用戶自身的通信質(zhì)量。交互式注水法應(yīng)用在認知無線電網(wǎng)絡(luò)中，無論是小區(qū)內(nèi)還是小區(qū)間，都可以幫助認知用戶和主用戶在干擾環(huán)境下保護自己的利益，但從頻譜利用效率的角度考慮，該方法并沒有使整體性能達到最優(yōu)，頻譜利用率有待提高。頻分復(fù)用法通過強制用戶以最大發(fā)射功率在自身頻段內(nèi)進行數(shù)據(jù)通信，優(yōu)點是避免了用戶干擾，功率利用率高，缺點是當頻譜出現(xiàn)空閑時，由于算法限制，頻譜資源利用率低。傳統(tǒng)的認知用戶頻譜共享算法已經(jīng)分析了交互式注水法和頻分復(fù)用法的優(yōu)缺點，并給出了兩種方法的用戶速率收益，由于考慮信令開銷，并沒有給出兩種方法的選擇機制，從而導(dǎo)致用戶速率收益仍為納什均衡解，并非全局最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種針對小區(qū)邊界用戶的頻譜共享解決方案，來解決小區(qū)間的同頻干擾問題，本方法是一種策略性方法，通過使用本發(fā)明提出的方法可以有效提高小區(qū)邊界用戶的頻譜利用率，消除現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的上述目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn):本發(fā)明的方法是一種策略性的方法，通過引入單次博弈模型，并且結(jié)合環(huán)境變量，對用戶采用不同方法的速率收益進行分析比對，判決用戶當前所處的分區(qū)，然后根據(jù)判決規(guī)則，選擇出最優(yōu)的功率控制方法。最后通過仿真驗證了該判決規(guī)則的有效性，實現(xiàn)了小區(qū)邊界用戶的頻譜共享。本發(fā)明的方法是建立在相鄰小區(qū)的兩個不同認知用戶，并且發(fā)生在認知過程的頻譜共享階段，包含有以下步驟:1、認知基站每隔時間t發(fā)送一次參考信號，用參考信號來估計信道特性，t取認知無線電檢測周期T，T為一次認知過程。2、認知用戶得到相鄰認知網(wǎng)絡(luò)中信道信息，一般有信噪比SNR和干擾增益h，根據(jù)認知基站發(fā)出的參考信號反饋信噪比SNR和干擾增益h信息給認知基站。3、認知基站根 據(jù)得到的信噪比SNR和干擾增益h信息，按照判決規(guī)則:
權(quán)利要求
1.一種認知無線電網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)邊界用戶的頻譜共享方法，在相鄰小區(qū)的兩個不同認知用戶，且處在認知過程的頻譜共享階段，其特征包括以下步驟: 步驟一:認知基站每隔時間t發(fā)送一次參考信號，t取認知無線電檢測周期T ； 步驟二:認知用戶得到相鄰認知網(wǎng)絡(luò)中信道信息，一般有信噪比SNR和干擾增益h，根據(jù)認知基站發(fā)出的參考信號反饋信噪比SNR和干擾增益h信息給認知基站； 步驟三:認知基站根據(jù)得到的信噪比SNR和干擾增益h信息，按照判決規(guī)則:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種認知無線電網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)邊界用戶的頻譜共享方法，在相鄰小區(qū)的兩個不同認知用戶，且處在認知過程的頻譜共享階段，其步驟包括認知基站每隔時間t發(fā)送一次參考信號；認知用戶得到相鄰認知網(wǎng)絡(luò)中信道信息，認知基站根據(jù)認知用戶反饋信噪比SNR和干擾增益h信息，按照判決規(guī)則確定認知用戶是否處在死鎖區(qū)進行判斷；如果認知用戶是處在死鎖區(qū)，則通過交互式注水法進行功率控制，在本檢測周期T內(nèi)認知用戶進行頻譜共享；如果認知用戶不是處在死鎖區(qū)，則通過頻分復(fù)用法進行功率控制，以最大功率發(fā)射，頻段之間無干擾；認知基站持續(xù)的關(guān)注認知用戶的接入以及在下一個檢測周期T相鄰扇區(qū)的信道信息。
文檔編號H04W16/14GK103249051SQ20131019711
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月22日
發(fā)明者張登銀, 李寬寬, 王雪梅 申請人:南京郵電大學(xué)