认知无线电系统的频谱共享方法及管理终端技术方案

本发明专利技术提供了认知无线电系统的频谱共享方法及管理终端，本发明专利技术在向认知数据库申请频谱资源之前，对所管理的认知无线电系统中每个认知节点的共享频谱资源请求进行分析处理，通过访问认知数据库获得邻近认知无线电系统的认知节点相关信息，之后进行干扰分析确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱；之后结合所管理的认知无线电系统已经分配的频谱、所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱以及对应的共享频谱资源请求最终确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱，充分满足了每个认知节点的需求，分配频谱资源的可用性大大提高，从而提高了共享频谱的分配效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于认知无线电与频谱共享
，更具体涉及认知无线电系统的频谱共享方法及管理终端。
技术介绍
230MHz频段包括223.025～235.000共12MHz带宽。目前以25kHz为一个频点进行分配，共480个频点，其中近100个频点已经由国家无线电管理局分配给能源、军队、气象、地震、水利、地矿、轻工与建设共8个部委使用，其余380个频点由地方无线电管理局根据行业需求进行分配。230MHz频段主要采用窄带数传电台系统进行行业无线数据的采集与传输。随着行业信息化的深入发展，行业无线专网的宽带化需求日益增强，并且230MHz频段的频谱资源日益紧张。目前230MHz频段采用的以授权方式进行频谱管理和分配的方法，使得230MHz频段的频谱利用率较低。结合认知无线电技术和动态频谱共享技术，对230MHz频段的使用进行了重新规划，可以有效提高频谱效率，缓解230MHz频段频谱资源供求紧张的矛盾。对230MHz频段进行规划时，既要满足行业应用的宽带化需求，同时还要考虑对在用窄带系统的兼容，以实现平滑过渡。因此现有技术中对230MHz频段的规划采用如下方案：(1)230MHz频段的频点带宽保持原有的25kHz，以保障在用窄带数传电台系统的正常工作。(2)认知无线电系统向无线电管理机构申请获得授权频点，用于传输广播、控制信息和保障性业务。(3)将230MHz频段的频谱资源划分成N个共享资源组，如图1中F1、F2、F3、F4、FN所示，认知无线电系统以共享资源组为单位动态申请和聚合使用频谱资源，使用过程中需要规避共享资源组中在用频点。同时，限定每个认知无线电系统最多申请的共享资源组的数量，以保证多个行业系统共享230MHz频段频谱资源。对应于上面2)和3)，频谱共享方案主要包括两种，一种是基于授权频谱接入的频谱共享方案，此方案中认知无线电系统分为主用户和次用户，主用户为某频段的授权用户，当此频段空闲时，次用户可以在不影响主用户的使用的情况下接入此授权频谱；另一种是基于公平竞争的频谱共享方案，此方案中各个认知无线电系统不区分主次，通过公平竞争来共享频谱资源。对于230MHz频段来说，由于此频段被多个行业系统共用，因此适合采用公平竞争来共享频谱的方案。其中各个认知无线电系统之间的共享频谱管理可以通过认知数据库方式进行统一管理，也可以通过动态感知方式进行交互。现有方法中认知无线电系统申请共享频谱资源可以通过频谱感知获取可用频谱，如CN201180057915.0提供的方法。另外还可以通过干扰分析获取可用频谱，通过评估认知无线电系统对授权系统的干扰和/或认知无线电系统之间的相互干扰来判断频谱是否可用，如CN201110008282.6和CN201210307310.9提供的方法。上述方法由于认知无线电系统认知能力的差异，与其它认知无线电系统存在相邻认知节点或相邻频段上的干扰等原因，可能分配的频谱资源部分或全部不可用。特别是，认知无线电系统含有多个站点的场景，现有技术通常是以认知无线电系统为单位进行频谱申请，由于不同认知节点可用的频谱存在差异，使得以认知无线电系统为单位申请得到的频谱资源对于部分认知节点不可用。此时，认知无线电系统需要与认知数据库进行多次协商才能申请到合适的共享频谱资源，加大了频谱申请时延，降低了频谱利用效率。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何为认知无线电系统内的每个认知节点高效率的申请共享频谱。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种认知无线电系统的频谱共享方法，所述方法包括以下步骤：接收所管理的认知无线电系统中的多个认知节点发送的多个共享频谱资源请求；查询预定距离范围内的与其他认知无线电系统内的认知节点的相关信息，并根据查询得到的相关信息，进行干扰分析，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合；结合所管理的认知无线电系统已经分配的频谱、所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合以及所管理的认知无线电系统中每个认知节点的共享频谱资源请求，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合；根据所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合向认知数据库提出频谱资源共享请求。优选地，所述干扰分析为基于最小耦合损耗的确定性分析方法。优选地，所述确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合包括以下步骤：若所管理的认知无线电系统已经分配的频谱与已确定未分配的可申请频谱的集合中的可申请频谱的并集中频谱的数量大于或等于所管理的认知无线电系统可以分配的频谱数量的最大值，则利用下面的公式计算未确定的所述可申请频谱的集合：Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))否则利用下面的公式计算所述可申请频谱的集合：Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)-Qintra-system(BSi)‾)]]>式中，BSi为所管理的认知无线电系统中认知节点索引，i∈[0,N]，N为所管理的认知无线电系统中发出所述共享频谱资源请求的认知节点的数目；Qapply(BSi)为以BSi为索引的认知节点的所述可申请频谱的集合；Qinter-system(BSi)为以BSi为索引的认知节点所述第一可用频谱的集合；Qintra-system(BSi)为根据系统内组网原则确定的以BSi为索引的认知节点的第二可用频谱的集合；若得到所述可申请频谱的集合中可申请频谱的数量大于对应的共享频谱资源请求中预定频谱数量，则所述可申请频谱的集合取于所述预定频谱数量个可申请频谱。优选地，所述根据系统内组网原则确定的以BSi为索引的认知节点的第二可用频谱的集合包括以下步骤：若为同频组网，则所述第二可用频谱的集合等于所管理的认知无线电系统已经分配的频谱与已确定未分配的可申请频谱的集合的并集；若为异频组网，则所述第二可用频谱等于所管理的认知无线电系统已经分配的频谱与已确定未分配的可申请频谱的集合的并集的N分之一，其中N为异频组网的异频数目。优选地，所述认知节点的相关信息为向所述认知数据库进行查询。对应于上述方法存在一种管理终端，包括接收模块、查询模块、可用频谱计算模块、可申请频谱计算模块以及请求模块；所述接收模块用于接收所管理的认知无线电系统中的多个认知节点发送的多个共享频谱资源请求；所述查询模块用于查询预定距离范围内的与其他认知无线电系统内的认知节点的相关信息；所述可用频谱计算模块用于根据所述查询模块查询得到相关信息，进行干扰分析，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合；所述可申请频谱计算模块用于结合所管理的认知无线电系统已经分配的频谱、所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合以及所管理的认知无线电系统中每个认知节点的共享频谱资源请求，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合；所述请求模块用于根据所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合向认知数据库提出频谱资源共享请求。优选地，所述可用频谱计算模块利用基于最小耦合损耗的确定性分析方法进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种认知无线电系统的频谱共享方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：接收所管理的认知无线电系统中的多个认知节点发送的多个共享频谱资源请求；查询预定距离范围内的与其他认知无线电系统内的认知节点的相关信息，并根据查询得到的相关信息，进行干扰分析，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合；结合所管理的认知无线电系统已经分配的频谱、所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合以及所管理的认知无线电系统中每个认知节点的共享频谱资源请求，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合；根据所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合向认知数据库提出频谱资源共享请求。

【技术特征摘要】
1.一种认知无线电系统的频谱共享方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：接收所管理的认知无线电系统中的多个认知节点发送的多个共享频谱资源请求；查询预定距离范围内的与其他认知无线电系统内的认知节点的相关信息，并根据查询得到的相关信息，进行干扰分析，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合；结合所管理的认知无线电系统已经分配的频谱、所管理的认知无线电系统中每个认知节点的第一可用频谱的集合以及所管理的认知无线电系统中每个认知节点的共享频谱资源请求，确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合；根据所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合向认知数据库提出频谱资源共享请求。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干扰分析为基于最小耦合损耗的确定性分析方法。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所管理的认知无线电系统中每个认知节点的可申请频谱的集合包括以下步骤：若所管理的认知无线电系统已经分配的频谱与已确定未分配的可申请频谱的集合中的可申请频谱的并集中频谱的数量大于或等于所管理的认知无线电系统可以分配的频谱数量的最大值，则利用下面的公式计算未确定的所述可申请频谱的集合：Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)∩Qintra-system(BSi))否则利用下面的公式计算所述可申请频谱的集合：Qapply(BSi)∈(Qinter-system(BSi)-Qintra-system(BSi)‾)]]>式中，BSi为所管理的认知无线电系统中认知节点索引，i∈[0,N]，N为所管理的认知无线电系统中发出所述共享频谱资源请求的认知节
\t点的数目；Qapply(BSi)为以BSi为索引的认知节点的所述可申请频谱的集合；Qinter-system(BSi)为以BSi为索引的认知节点所述第一可用频谱的集合；Qintra-system(BSi)为根据系统内组网原则确定的以BSi为索引的认知节点的第二可用频谱的集合；若得到所述可申请频谱的集合中可申请频谱的数量大于对应的共享频谱资源请求中预定频谱数量，则所述可申请频谱的集合取于所述预定频谱数量个可申请频谱。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据系统内组网原则确定的以BSi为索引的认知节点的第二可用频谱的集合包括以下步骤：若为同频组网，则所述第二可用频谱的集合等于所管理的认知无线电系统已经分配的频谱与已确定未分配的可申请频谱的集合的并集；若为异频组网，则所述第二可用频谱等于所管理的认知无线电系统已经分配的频谱与已确定未分配的可申请频谱的集合的并集的N分之一，其中N为异频组网的异频数目。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述认知节点的相关信息为向所述认知数据库进行查询。6.一种管理终端，其特征在于，包括接收模块、查询模块、可用频谱计算模块、可申请频谱计算模块以及请求模块；所述接收模块用于接收所管理的认知无线电系统中的多个认知节点发送的多个共享频谱资源请求；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨茜，姜春霞，
申请(专利权)人：普天信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11