[发明专利]认知无线电系统的跨层自适应并行信道分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电系统的跨层自适应技术，特别地，涉及一种认知无线电系统的跨层自适应并行信道分配方法。

背景技术

当前的无线网络采用的是固定频谱分配策略，即无线频谱资源的规划和使用由政府部门指定的，对它的使用需要得到政府的许可。随着无线业务急剧增长，对有限的频谱的需求也随之剧增，这挑战了传统频谱政策的有效性。无线频谱资源的稀缺以及频谱资源利用率低下的问题使得一种全新的、优化使用频谱资源的无线通信模式变得十分必要。研究学者考虑允许没有使用许可的用户在对法定用户不产生任何干扰的情况下使用以分配的许可频段，这种无线通信模式被称为认知无线电，它是一种智能无线通信系统，能感知周围环境并从中获取信息，通过实时改变传输参数来适应环境的变化。认知无线电的最终目标是通过认知和重新配置获得最好的可用资源，最大的挑战就是如何与法定用户共享频谱而不对其产生干扰。

在认知无线电环境下，系统中存在无线频谱资源的授权用户(PU)和需要租赁频谱资源使用的未授权用户(SU)。PU拥有无线频谱资源的最高使用权力，SU只有在不对PU造成干扰的情况下，才能使用原来分配给PU的频谱资源。SU通过使用频谱感知技术实时感知周围的环境，检测可用频谱资源。SU之间使用可用频谱资源采取竞争的形式，可以通过基站采取一定的算法分配，也可以采用分布式策略分配。SU在使用频谱资源时，必须同时侦听周围环境，如果侦听到PU出现，SU必须立刻停止使用该频谱资源，使得对PU的干扰降到最低，同时SU需要重新选择可用频谱资源，系统也需要重新分配可用资源。在这种情况下，现有的静态频谱分配方式已经不能适应系统的需求，而一些动态频谱分配方式也仅仅考虑空间上的复用，没有考虑到认知无线电环境下，可用频谱资源的空间、时间变化性，以及在不同频谱上工作的SU的正交性，这样使得当前频谱资源的利用率很低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种认知无线电系统的跨层自适应并行信道分配方法，以提高无线认知网络的容量和频谱的利用率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种认知无线电系统的跨层自适应并行信道分配方法，包括以下步骤：

(1)基站通过频谱感知，确立控制信道CC；

(2)SU在上行时隙向基站提出信道申请；

(3)基站在上行时隙接收各SU的信道申请，并分析处理；

(4)基站执行自适应分配算法，为各SU分配资源；

(5)基站指示无传输需求的SU频谱感知，监测PU的出现。

本发明的有益效果是：本发明通过采用TDD的上、下行时隙划分，SU向基站提供实时的可用资源信息，基站采用传输集合划分，并行分配信道，自适应调整SU首选信道的方法，实现跨层的自适应动态信道分配，分配方式灵活，提高了无线认知网络的容量和频谱的利用率，实时监测PU的出现，将对PU的干扰降到最低。

附图说明

图1为本发明的应用环境示意图，

图2为本发明的时帧结构图，

图3是本发明SU工作的流程图，

图4是本发明的基站跨层自适应并行分配算法的一种实施例的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

1.基站通过频谱感知，确立控制信道CC。

基站在初始化网络时进行频谱感知，根据各可用信道SNR，确定一个SNR最好且最稳定的空闲信道作为CC，选择一个次好的空闲信道作为BCC。基站在每一个时帧的第一个时隙广播同步信息以及该时帧的信道分配结果。

2.SU在上行时隙向基站提出信道申请。

SU在提出信道申请前进行频谱感知，维护一个可用信道列表和各可用信道的SNR，按照SNR从高到低的顺序排列可用信道，将列表前面特定数目个可用信道及其SNR添加到信道申请信息中。SU侦听基站的广播信息，在上行时隙申请信道采用竞争的方式，选择某个上行时隙发送信道申请，如果该时隙只有一个SU申请，那么信道申请发送成功；否则信道申请失败，SU在下一个时隙继续申请。

3.基站在上行时隙接收各SU的信道申请，并分析处理。

基站接收各SU的信道申请信息，从各SU的可用信道集合中选择SNR最好的信道推荐给该SU，根据各SU信道SNR确定传输方式，使得该传输方式对应的传输效率在满足信道SNR条件下最好。

4.基站执行自适应分配算法，为各SU分配资源。