專利名稱：基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動業(yè)務(wù)中的認知無線系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在不同接入技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)下，實現(xiàn)復(fù)雜多樣的用戶業(yè)務(wù)，提供方在的網(wǎng)絡(luò)接入和高質(zhì)量的服務(wù)水平，成為人們亟待解決的問題。認知無線電(Cognitive Radio)技術(shù)的出現(xiàn)為人們帶來了解決思路，并被視為無線通信領(lǐng)域的又一場技術(shù)革命，其通過不斷學習，認知外界環(huán)境變化，并通過調(diào)整其內(nèi)部通信機理和參數(shù)配置來達到對環(huán)境變化的自適應(yīng)，從而改進系統(tǒng)的穩(wěn)定性并提高頻譜資源的利用率。電氣和電子工程師協(xié)會(簡稱IEEE)的有關(guān)工作組(如802. 22,802. 16)和國際電信聯(lián)盟(簡稱ITU)已先后制定或正在積極制定一系列標準以推動該技術(shù)在各種應(yīng)用場景下的發(fā)展。在國際電信聯(lián)盟(ITU)將LTE-Advance作為4G通信的技術(shù)標準之后，未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢必然是異構(gòu)多元化，開展異構(gòu)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)研究勢在必行。在異構(gòu)環(huán)境下，認知無線電的使用將變得復(fù)雜化，不僅要考慮本網(wǎng)內(nèi)的空閑頻段，同時還需要關(guān)注其他網(wǎng)絡(luò)的可用資源，及時準確的給認知用戶發(fā)送指導信息。認知數(shù)據(jù)概念與方法的引入，通過存儲和管理認知過程中使用和生成的認知信息的方法來完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的接入任務(wù)，同時實現(xiàn)用戶和運營商的技術(shù)要求，降低了認知終端的復(fù)雜度，并能夠有效保障使用空閑資源，而不對授權(quán)用戶造成干擾，符合未來智能網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)復(fù)雜化，終端簡單化的發(fā)展趨勢。但僅僅依靠認知數(shù)據(jù)庫提供的信息并不能保證當終端發(fā)送請求時一定有可用資源。如有一篇申請?zhí)枮椤?00910001803. 8”的中國專利申請，公開了一種操作認知無線電設(shè)備的方法和認知無線電設(shè)備的方法。該發(fā)明涉及操作認知無線電設(shè)備的方法和認知無線電設(shè)備。所述認知無線電設(shè)備能夠與另外的無線電設(shè)備建立無線電通信，所述另外的無線電設(shè)備特別是通信網(wǎng)絡(luò)的基站和/或另外的移動終端。其實現(xiàn)過程是提供所述認知無線電設(shè)備本地的通信參數(shù)數(shù)據(jù)庫，其中，所述通信參數(shù)數(shù)據(jù)庫包括地理位置相關(guān)的通信參數(shù)；確定所述認知無線電設(shè)備的地理位置；以及取決于所述通信參數(shù)數(shù)據(jù)庫和所述認知無線電設(shè)備的被確定的位置，選擇一個或多個通信參數(shù)用于未來的無線電通信。該申請能夠改進操作無線電設(shè)備的方法和認知無線電設(shè)備，提供高度的操作靈活性，同時避免已知方法的缺點?，F(xiàn)有技術(shù)有如下缺點目前針對認知無線電設(shè)備進行認知接入，大多數(shù)情形都是把檢測模塊置于終端設(shè)備中，當認知終端要使用空閑的頻譜資源時，需要自行檢測，不僅增加了終端的負荷，還有可能由于終端所處的環(huán)境處于陰影衰落中，造成了漏檢或者誤檢，從而接入時對授權(quán)用戶造成了干擾。
引入了認知數(shù)據(jù)庫，獲得認知終端附近的基站部署情況，可以克服隱藏終端問題， 同時簡化了終端，在提高了檢測準確性的同時，也提高了整個網(wǎng)絡(luò)的效率。但是單純的依靠認知數(shù)據(jù)庫并不能保證在認知終端發(fā)送請求的時候都有空閑資源允許其接入。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決 的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何減小認知終端的負荷。如何減小對授權(quán)系統(tǒng)用戶的干擾；同時又盡可能保證在認知終端發(fā)送接入請求時有空閑資源允許其接入。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)，包括全局認知數(shù)據(jù)庫模塊及與其連接的若干基站，所述基站中部署有局部認知數(shù)據(jù)庫模塊、資源計算模塊、信令交互模塊、頻譜檢測模塊，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊連接全局認知數(shù)據(jù)庫模塊和資源計算模塊，所述資源計算模塊連接信令交互模塊和頻譜檢測模塊，所述頻譜檢測模塊還連接信令交互模塊，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊用于將接收到的認知終端的接入請求發(fā)送給所述全局認知數(shù)據(jù)庫模塊，并將全局認知數(shù)據(jù)庫模塊返回的應(yīng)答傳遞給資源計算模塊；所述資源計算模塊用于根據(jù)應(yīng)答信息并結(jié)合本地的無線環(huán)境進行可用頻譜資源分析，若存在可用頻譜資源，則向所述認知終端發(fā)送請求應(yīng)答；否則，向信令交互模塊發(fā)出檢測指令；所述信令交互模塊用于向頻譜檢測模塊下發(fā)檢測信息；所述頻譜檢測模塊用于對授權(quán)信號進行頻譜檢測，并將檢測結(jié)果發(fā)送給所述資源計算模塊。其中，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊還用于從資源計算模塊獲取所述檢測結(jié)果，更新其中的數(shù)據(jù)庫信息。本發(fā)明還提供了一種利用上述的基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)的接入方法，包括以下步驟Sl 局部認知數(shù)據(jù)庫模塊接收認知終端發(fā)送的接入請求，并向全局認知數(shù)據(jù)庫模塊發(fā)送查詢請求；S2 全局認知數(shù)據(jù)庫模塊收到查詢請求后，對局部認知數(shù)據(jù)庫模塊進行應(yīng)答；S3:局部認知數(shù)據(jù)庫模塊收到應(yīng)答信息后，將所述應(yīng)答信息傳遞給資源計算模塊；S4:資源計算模塊根據(jù)應(yīng)答信息并結(jié)合本地的無線環(huán)境，進行可用頻譜資源分析， 若存在可用頻譜資源，則執(zhí)行步驟S8 ；否則，進行步驟S5 ；S5 資源計算模塊向信令交互模塊發(fā)出檢測指令；S6 信令交互模塊收到指令后，向頻譜檢測模塊下發(fā)檢測信息；S7 根據(jù)信令交互模塊提供的檢測信息，頻譜檢測模塊有選擇性的對授權(quán)信號進行頻譜檢測，并向資源計算模塊發(fā)送檢測結(jié)果；S8 根據(jù)分析結(jié)果，資源計算模塊向所述認知終端發(fā)送請求應(yīng)答；S9 認知終端根據(jù)收到的請求回復(fù)結(jié)果進行頻譜接入，開始數(shù)據(jù)傳輸。
其中，所述步驟S4具體包括 S4. 1 從全局認知數(shù)據(jù)庫模塊獲得的基站發(fā)射類型，依據(jù)全局認知數(shù)據(jù)庫模塊提供的基本路損模型，基站的部署及發(fā)射功率情況，進行鏈路預(yù)算，劃出基站的覆蓋區(qū)域范圍，覆蓋區(qū)域范圍包括基站的被干擾區(qū)域、無源業(yè)務(wù)基站覆蓋區(qū)域、基站的非干擾區(qū)域及若干基站的保護區(qū)域；S4. 2 判斷認知終端所處的區(qū)域范圍，若處于基站的被干擾區(qū)域或無源業(yè)務(wù)基站覆蓋區(qū)域，則沒有頻譜資源可用，若處于基站的非干擾區(qū)域，則執(zhí)行步驟S8，若處于若干基站的保護區(qū)域，則執(zhí)行步驟S5。其中，步驟S7中進行頻譜檢測的方式包括能量檢測法、循環(huán)特征檢測法或非盲檢測法。其中，步驟S7之后還包括步驟局部認知數(shù)據(jù)庫模塊從資源計算模塊獲取所述檢測結(jié)果，更新其中的數(shù)據(jù)庫信息。(三)有益效果本發(fā)明通過將認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測技術(shù)相結(jié)合最大程度上保證了在認知終端發(fā)送請求時有空閑資源允許其接入，有效解決隱藏終端問題，將頻譜檢測模塊部署在基站， 減小了認知終端的負荷，避免了由于終端所處的環(huán)境處于陰影衰落中，造成了漏檢或者誤檢，從而接入時對授權(quán)用戶造成了干擾。


圖1是本發(fā)明實施例的一種基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是利用圖1中系統(tǒng)實現(xiàn)的無線接入方法流程圖；圖3是利用圖1中系統(tǒng)實現(xiàn)的無線接入方法時序圖，帶“*”的步驟為需要頻譜檢測才能接入的過程；圖4是圖2中步驟S104中進行可用頻譜資源分析時劃分的基站的覆蓋區(qū)域范圍示意圖；圖5是本發(fā)明實施例中進行可用頻譜資源分析時判斷基站所處區(qū)域的具體場景示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明基于認知數(shù)據(jù)庫與頻譜檢測相結(jié)合的思想，提出了基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)，彌補了單純依靠數(shù)據(jù)庫方式在實時性方面的欠缺，將頻譜檢測模塊置于基站側(cè)，簡化了認知終端，使動態(tài)頻譜接入更加靈活，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括全局認知數(shù)據(jù)庫模塊及與其連接的若干基站，所述基站中部署有局部認知數(shù)據(jù)庫模塊、資源計算模塊、信令交互模塊、頻譜檢測模塊，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊連接全局認知數(shù)據(jù)庫模塊和資源計算模塊，所述資源計算模塊連接信令交互模塊和頻譜計算模塊， 所述頻譜計算模塊還連接信令交互模塊。頻譜計算模塊位于基站中，因此，認知終端不具有檢測能力，減小了認知終端的負荷，避免了由于終端所處的環(huán)境處于陰影衰落中，造成了漏檢或者誤檢，從而接入時對授權(quán)用戶造成了干擾。全局認知數(shù)據(jù)庫模塊位于核心網(wǎng)側(cè)(參考專利申請=201010223951. 7)，主要負責存儲所有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，其中參數(shù)包括空間參數(shù)、時間參數(shù)、頻率參數(shù)、用戶參數(shù)、多重RATs 和系統(tǒng)的不同層等。當局部認知數(shù)據(jù)庫模塊調(diào)用相關(guān)信息時，給予及時回復(fù)。全局多域認知數(shù)據(jù)包括若干個存儲空間，即維數(shù)，存儲空間為分層結(jié)構(gòu)，5個存儲域無線 域，由不同RATs的無線傳輸參數(shù)組成，例如發(fā)射功率和/或頻譜波段和/或信噪比和/或傳輸速率和/或無線帶寬資源等。網(wǎng)絡(luò)域，由反映不同網(wǎng)絡(luò)情況的信息組成，例如傳輸情況和/或系統(tǒng)負載和/或網(wǎng)絡(luò)收入和/或網(wǎng)絡(luò)延遲和/或路由和/或調(diào)度方案和/或節(jié)點拓撲結(jié)構(gòu)和/或各網(wǎng)絡(luò)基站部署情況等。用戶域，用戶域的信息來自用戶的計劃或考慮，例如位置信息和/或服務(wù)質(zhì)量要求和/或用戶ID和/或費用和/或授權(quán)用戶業(yè)務(wù)使用時間表等。政策域，政策是無線資源管理的準則，例如通信規(guī)則和/或頻譜政策自定義域，網(wǎng)絡(luò)信息參數(shù)中，很難被分類到上述四類，可以將其歸為自定義域。全局認知數(shù)據(jù)庫模塊接收局部認知數(shù)據(jù)庫模塊發(fā)送的認知終端的請求信息，如表 1所示，根據(jù)該請求信息查找與發(fā)起請求的認知終端的相關(guān)信息，如表2所示。表1全局認知數(shù)據(jù)庫模塊的接收指令內(nèi)容
權(quán)利要求
1.一種基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)，其特征在于，包括全局認知數(shù)據(jù)庫模塊及與其連接的若干基站，所述基站中部署有局部認知數(shù)據(jù)庫模塊、資源計算模塊、信令交互模塊、頻譜檢測模塊，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊連接全局認知數(shù)據(jù)庫模塊和資源計算模塊，所述資源計算模塊連接信令交互模塊和頻譜檢測模塊，所述頻譜檢測模塊還連接信令交互模塊，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊用于將接收到的認知終端的接入請求發(fā)送給所述全局認知數(shù)據(jù)庫模塊，并將全局認知數(shù)據(jù)庫模塊返回的應(yīng)答傳遞給資源計算模塊； 所述資源計算模塊用于根據(jù)應(yīng)答信息并結(jié)合本地的無線環(huán)境進行可用頻譜資源分析， 若存在可用頻譜資源，則向所述認知終端發(fā)送請求應(yīng)答；否則，向信令交互模塊發(fā)出檢測指令；所述信令交互模塊用于向頻譜檢測模塊下發(fā)檢測信息；所述頻譜檢測模塊用于對授權(quán)信號進行頻譜檢測，并將檢測結(jié)果發(fā)送給所述資源計算模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)，其特征在于，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊還用于從資源計算模塊獲取所述檢測結(jié)果，更新其中的數(shù)據(jù)庫信息。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述的基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)的接入方法，其特征在于，包括以下步驟51局部認知數(shù)據(jù)庫模塊接收認知終端發(fā)送的接入請求，并向全局認知數(shù)據(jù)庫模塊發(fā)送查詢請求；52全局認知數(shù)據(jù)庫模塊收到查詢請求后，對局部認知數(shù)據(jù)庫模塊進行應(yīng)答；53局部認知數(shù)據(jù)庫模塊收到應(yīng)答信息后，將所述應(yīng)答信息傳遞給資源計算模塊； S4:資源計算模塊根據(jù)應(yīng)答信息并結(jié)合本地的無線環(huán)境，進行可用頻譜資源分析，若存在可用頻譜資源，則執(zhí)行步驟S8 ；否則，進行步驟S5 ；55資源計算模塊向信令交互模塊發(fā)出檢測指令；56信令交互模塊收到指令后，向頻譜檢測模塊下發(fā)檢測信息；57根據(jù)信令交互模塊提供的檢測信息，頻譜檢測模塊有選擇性的對授權(quán)信號進行頻譜檢測，并向資源計算模塊發(fā)送檢測結(jié)果；58根據(jù)分析結(jié)果，資源計算模塊向所述認知終端發(fā)送請求應(yīng)答；59認知終端根據(jù)收到的請求回復(fù)結(jié)果進行頻譜接入，開始數(shù)據(jù)傳輸。
4.如權(quán)利要求3所述的無線接入方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括S4. 1 從全局認知數(shù)據(jù)庫模塊獲得的基站發(fā)射類型，依據(jù)全局認知數(shù)據(jù)庫模塊提供的基本路損模型，基站的部署及發(fā)射功率情況，進行鏈路預(yù)算，劃出基站的覆蓋區(qū)域范圍，覆蓋區(qū)域范圍包括基站的被干擾區(qū)域、無源業(yè)務(wù)基站覆蓋區(qū)域、基站的非干擾區(qū)域及若干基站的保護區(qū)域；S4. 2 判斷認知終端所處的區(qū)域范圍，若處于基站的被干擾區(qū)域或無源業(yè)務(wù)基站覆蓋區(qū)域，則沒有頻譜資源可用，若處于基站的非干擾區(qū)域，則執(zhí)行步驟S8,若處于若干基站的保護區(qū)域，則執(zhí)行步驟S5。
5.如權(quán)利要求4所述的無線接入方法，其特征在于，步驟S7中進行頻譜檢測的方式包括能量檢測法、循環(huán)特征檢測法或非盲檢測法。
6.如權(quán)利要求3 5中任一項所述的無線接入方法，其特征在于，步驟S7之后還包括步驟局部認知數(shù)據(jù)庫模塊從資源計算模塊獲取所述檢測結(jié)果，更新其中的數(shù)據(jù)庫信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測結(jié)合的無線接入系統(tǒng)，涉及移動業(yè)務(wù)中的認知無線系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，包括全局認知數(shù)據(jù)庫模塊及與其連接的若干基站，所述基站中部署有局部認知數(shù)據(jù)庫模塊、資源計算模塊、信令交互模塊、頻譜檢測模塊，所述局部認知數(shù)據(jù)庫模塊連接全局認知數(shù)據(jù)庫模塊和資源計算模塊，所述資源計算模塊連接信令交互模塊和頻譜計算模塊，所述頻譜計算模塊還連接信令交互模塊。還公開了一種利用上述系統(tǒng)的無線接入方法。本發(fā)明通過將認知數(shù)據(jù)庫和頻譜檢測技術(shù)相結(jié)合，盡最大可能在認知終端發(fā)送接入請求的時候向其提供空閑資源以允許其接入。
文檔編號H04W24/00GK102223652SQ20111015618
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者馮志勇, 張平, 張第, 彭立軍, 薛劍韜 申請人:北京郵電大學