[发明专利]一种信道分配方法以及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种信道分配方法以及装置。

背景技术

随着无线通信业务需求的快速增长，目前可用的频谱资源正变得越来越稀缺，越来越多的用户，还有众多新兴的无线接入技术都在试图使用那些有限且日益拥挤的频段；而与此相对的，全球绝大部分授权频段的实际频谱利用率却很低。

为解决上述问题，认知无线电技术应运而生，该技术的核心是通过对无线环境的感知，实现动态地重使用已经固定分配给授权用户的频段以及其他空闲频段以提高现有频谱资源的利用率。认知网络(CN，Cognitive Network)则是认知无线电概念的延伸，新一代的无线通信网络将是具有认知能力的认知网络，其核心目标之一就是根据网络环境和用户需求，动态地分配频谱资源，从而实现网络配置的最优化。

认知网络开放式的频谱使用策略允许网络中的次级用户(SU，SecondaryUser)和授权系统的主用户(PU，Primary User)共享相同的频段，根据和主用户达成的协议以及干扰约束条件，次级用户可以在不干扰主用户的前提下，使用那些未被主用户占用的频段。从原理来看，认知网络中的频谱共享策略主要分为两大类：

一、覆盖式：

其基本思想是首先监测某个频段，如果没有被其他系统使用(频谱空洞)，那么SU就使用该频段，同时继续保持对该频段的监测。一旦发现有PU信号出现，那么SU就立即停止在该频段的传输，然后切换到另外一个未被使用的频段运作。在这种情况下，认知网络是通过回避的方式来避免对其他系统产生干扰，从而达到共享频段的目的。

二、叠加式：

其原理源自联邦通信委员会(FCC，Federal Communications Commission)定义的“干扰温度”概念。FCC定义了“干扰温度限”的概念来表示在某个频带内接收机可以容忍的最大干扰能量(干扰信号加上环境噪声)，只要保证SU引入的信号能量不超过这个干扰温度限，认知网络就能以一种叠加的方式和其他系统共享该频段。

下面以一个实例来说明主用户PU和次级用户SU之间可能出现的几种干扰情况，参数设定不影响一般性。其中定义：

Dist(I，X)为发射机X和发射机I之间的距离；

d_p(X，A)为主用户X在信道A上的信号覆盖半径；

d_s(I，A)表示次级用户I在信道A上的信号覆盖半径。

假设网络中有N个SU(0～N-1)来竞争M个频谱信道(0～M-1)，信道的可用性可以通过本地感知和/或从邻近区域得到的干扰温度来确定。模型中的3个关键概念定义如下：

信道可用性矩阵L

L＝{1_n，m|1_n，m∈{0，1}}_N×M                   (1-1)

L是一个N×M的矩阵，其中当信道m可为第n个次级用户所用时，有1_n，m＝1；反之则为0。

信道收益矩阵B

B＝{b_n，m}_N×M                                 (1-2)

B是一个N×M的矩阵，b_n，m表示用户n在没有干扰到邻近用户的前提下，使用信道m可获得的最大带宽/吞吐量。譬如，假设SNR_n，m为用户n在信道m的接收信噪比，则b_n，m可以为：

b_n，m＝a·Wlog₂(1+SNR_n，m)                     (1-3)

此外，b_n，m还可以表示为用户使用某信道后其信号的覆盖范围：

b_n，m＝a·d_s(n，m)²  d_s(n，m)∈[d_min，d_max]    (1-4)

显然，信道可用性和信道收益之间有如下关系：

b_n，m＝0 if 1_n，m＝0                           (1-5)

干扰约束矩阵C

C＝{c_n，k，m|c_n，k，m∈{0，1}}_N×N×M           (1-6)