一种CR系统中的频谱切换方法与装置制造方法及图纸

技术编号:8863932 阅读:183 留言:0更新日期:2013-06-29 00:59
本发明专利技术公开了一种CR系统中的频谱切换方法及其实现装置,用来实现CR系统中的频谱切换,可以保证较低的切换率和较高的系统吞吐量,并且在系统认知用户承载量上和切换失败量上提供较好性能保证。其中所述频谱切换方法包括:CR系统更新当前时隙信道中认知用户与主用户的信息,统计所有有接入信道需求的认知用户,统计空闲信道;将每个欲接入信道的认知用户与空闲信道中每条信道两两配对组合,依照各项参数分别计算获得判决矩阵S;选择矩阵S中元素最大值对应的认知用户Su接入对应信道Ch;删除接入成功的用户与信道,重复上述配对组合操作,直至认知用户或者空闲信道为空。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域,具体涉及LTE-CR系统中的多系统共存时频谱切换方法。背景资料认知无线电是解决当前频谱资源匮乏的热门技术,它通过感知无线环境,寻求可用频谱资源,进行智能、动态地频谱选择,打破了传统的以无线通信系统固定划分频谱资源的方式,从而提高了频谱资源的利用率。在认知无线电网络中,用户包括授权用户(primary user (PR))与认知用户(secondary user (SR)):前者享有频谱的优先使用权,后者则动态跟踪前者的频谱占用情况,在其未使用的空闲频谱上通信。当授权用户重新使用频谱时,认知用户需将频谱归还给其使用。为了保证认知用户通信的持续性和业务服务质量,它可以在让出频谱的同时平滑转移到其他空闲频段继续通信;另外,当认知用户所占用频谱不能满足其业务需求时,也可以转移到其他更合适的空闲频谱,即为频谱切换。频谱切换是一种新型的切换,是认知无线电关键技术之一,用于认知用户在必要时进行频段转换。频谱切换在很大程度上决定了频谱的利用率和系统的吞吐量,因此,探索并建立高效的频谱切换模型和切换信道选择算法具有重要的理论与应用价值。传统的频谱切换技术对认知用户SU本身的信息,以及系统中信道CH的信息利用都不够充分,甚至于仅仅采用随机接入的方式,也即在认知用户被迫退出信道的时候,从剩余的空闲信道中随机挑选一条信道接入。传统方法的问题可能有:新接入的信道可能主用户到达率很高,在认知用户接入后不久又将再次因主用户到来而发生二次甚至三次切换,多次切换带来的切换时延的影响将使得认知用户通信性能大大恶化;新接入信道的信噪比、带宽等因素决定了信道容量,而信道容量不足将导致认知用户传输速率大大降低,这也会影响其通信性能;将某条“优秀”信道分配给一条普通用户,导致性能浪费,而使得整个系统的认知用户总吞吐量得不到提闻的问题等等。所以我们需要一种能充分利用用户信息、信道信息,能兼顾时延、速率等多方面性能指标,针对每个用户挑选最合适的信道接入的方法,使得系统整体性能提高,而不仅仅是某一个认知用户性能提高的频谱切换方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种准确的、有效的CR系统中的频谱切换方法与实现装置,保证能大大降低CR系统中的认知用户为躲避主用户到来而需要发生的切换次数,同时提高了系统对认知用户的吞吐量,最终实现保证认知用户通信质量的目的。本专利技术充分利用了信道中的有效信息,没有单纯的追求低切换率,也没有单纯追求高的吞吐量,而是利用加权的方法综合考虑二者作为最终信道配对依据,兼顾了两种性能的优异性;综合考虑了系统中所有认知用户,在整个组合矩阵中选择最优,而不是只考虑某一个用户与某一条信道的匹配情况,保证了整个系统的最优切换选择。具体实施过程如图(1),为CR系统每一时隙中实现频谱切换装置的基本流程。该流程包括以下步骤:1.当前时隙信道中认知用户的信息进行更新,包括已经传输的时间Ttrans、已经传输完成的数据量Dtrans等,其中对于已经被挤出信道尚处于“检测态”的认知用户不进行传输数据量增加,只进行相应传输时延VT的增加,最终对于已经完成传输的认知用户释放其占用的信道,将其有效数据速率Rrfftrtive进行记录。2.当前时隙信道中主用户的信息进行更新,此时如果主用户传输结束则释放其占据的信道;如果主用户出现,而且当前信道上不存在认知用户,则正常接入该信道;如果主用户出现时,有认知用户存在,则主用户也正常接入,但是要对认知用户进行挂起,使其进入“检测态”,并将其放入切换用户集合SUhandtjra中,在之后的传输时延VT内不传输数据。3.新用户随机产生,将这些新产生的用户统一记录在新接入集合SUnrat中,以备后续接入信道。4.统计当前所有信道中的空闲信道,将其记录在空闲信道集合CHidle,以备后续接入操作。5.依据信道的信息和各切换认知用户的信息,计算最小切换概率的矩阵PH。假设SUhandover长度为M,CHidle长度为N,那么PH为MXN的矩阵,其中每一项都是一个认知用户与一条信道的配对组合。假设在切换用户Sul需要选择信道Chl时,信道已经空闲了 XO时间,认知用户已经传输了 YO时间,那么在这个条件下,希望认知用户继续需要传输时间小于信道继续能够空闲的时间,即这种情况的概率值为本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种CR系统中的频谱切换方法,其特征在于,包括:CR系统更新当前时隙信道中认知用户与主用户的信息,统计所有有接入信道需求的认知用户,统计空闲信道;将每个欲接入信道的认知用户与空闲信道中每条信道两两配对组合,获取各项参数之后,分别计算,最终获得判决矩阵S;选择S矩阵元素中的最大值对应的认知用户Su与信道Ch组合,并将该认知用户接入对应信道中,更新信道信息;删除接入成功的用户与信道,重复上述配对组合操作,直至认知用户或者空闲信道为空。

【技术特征摘要】
1.一种CR系统中的频谱切换方法,其特征在于,包括: CR系统更新当前时隙信道中认知用户与主用户的信息,统计所有有接入信道需求的认知用户,统计空闲信道; 将每个欲接入信道的认知用户与空闲信道中每条信道两两配对组合,获取各项参数之后,分别计算,最终获得判决矩阵S ; 选择S矩阵元素中的最大值对应的认知用户Su与信道Ch组合,并将该认知用户接入对应信道中,更新信道信息; 删除接入成功的用户与信道,重复上述配对组合操作,直至认知用户或者空闲信道为空。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,CR系统更新当前时隙信道中认知用户与主用户的信息,统计所有有接入信道需求的认知用户,统计空闲信道,具体包括 对当前时隙信道中认知用户的信息进行更新,包括已经传输的时间Ttrans、已经传输完成的数据量Dtrans等,对于完成传输的用户释放其占据的信道; 对当前时隙信道中主用户的信息进行更新,此时如果主用户传输结束则释放其占据的信道;如果主用户出现时,发生认知用户被挤出信道的情形,则将认知用户记录到切换用户集合 SUhandtwer 中。新用户随机产生,将这些新产生的用户统一记录在新接入集合SUmw中,以备后续接入信道;统计当前所有 信道中的空闲信道,将其记录在空闲信道集合CHidl-3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将每个欲接入信道的认知用户与空闲信道中每条信道两两配对组合,获取各项参数之后,分别计算,最终获得判决矩阵S,具体包括: SUhandover用户与SUnrat用户先后和各空闲信道两两配...

【专利技术属性】
技术研发人员:王亚峰温天伟李超
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:

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