[发明专利]一种分级频谱共享网络的控制信道建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于无线通信技术领域，特别涉及一种分级频谱共享网络的控制信道建立方法。

背景技术

分级频谱共享网络基于认知无线电提出了混合网络，认知无线电也被称为智能无线电，从广义上来说是指无线终端具备足够的智能或者认知能力，通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划，利用相应结果调整自己的传输参数，使用最适合的无线资源(包括频率、调制方式、发射功率等)完成无线传输。如图1，认知无线电中各认知用户干扰温度与干扰温度限之间的差距在空间、时间和频率上具有差异性，因此不同位置用户在不同频带允许的发射功率不同，各用户通信可达范围具有空时差异性，传统的中心控制或纯分布式的网络拓扑，已不适用于分级频谱共享网络中复杂多变的频谱环境，也不利于提高系统的频谱利用率。为适应频谱多变的环境以提高频谱利用率和通信可靠性，采用如图1所示网络结构，整个网络拥有多个服务小区，每个小区由频谱共享基站(spectrum sharing base station，SSBS)和若干个频谱共享用户(spectrum sharing user，SSU)组成，频谱共享用户之间可根据一定的准则组成簇。

在分级频谱共享网络中，根据可用频谱资源的来源，将不同网络划分优先级，如对于分级频谱共享用户需要择机利用或借用其频谱资源的网络，定义为高优先级网络，而对于分级频谱共享用户需与之以竞争方式获取可用频谱资源的网络，定义为同优先级网络。

分级共享网络的可用频谱资源包括：择机利用或借用的高优先级网络频谱资源，与同优先级网络以竞争方式获取的频谱资源。可用频谱资源可根据一定准则或门限分类，然后根据频谱用户自身需求，选择其具体使用的频谱类型。

在分级频谱共享网络中，利用频谱资源的特性，即对同一时间处于不同位置的用户以及同一位置不同时间的用户，其可用的频谱资源会有所不同，把有效频谱集合分成两类，每一类频谱集合分别应用于不同的应用场景。第一类有效频谱(TYPE 1)：可用较大的发射功率，可用于基站和用户之间的直接通信；第二类有效频谱(TYPE 2)：可用较低的发射功率，用于用户之间的直接通信。

在分级频谱共享网络中，分级频谱共享用户使用一条带外的频谱作为公共控制信道用于行令的交互，但是由于带外频谱带宽有限并且由于通信方式的多样性，大量不同信令的交互机制造成控制信道拥塞不堪，如何协调控制用户在接入时，有效利用频谱资源不发生冲突是十分重要的问题，而认知无线电系统中除了带外的控制信道外没有固定可用的频谱，所以需要设计一种新的信令交互机制或者寻找新的控制信道以缓解公共控制信道的拥塞。在认知无线电系统中，选取控制信道时需要考虑以下问题：

1)寻找一个控制信道使认知用户之间方便交换控制信息；

2)当原控制信道不再可用时，能否迅速高效地选取另一控制信道；

3)保证数据信道的质量使用户间进行可靠通信。

现已有研究者提出一种分布式协作的方法，用以解决动态频谱环境下控制信道分配的问题，内容详见JUN ZHAO，HAITAO ZHEN，AND GUANG-HUAYANG.Distributed Coordination in Dynamic Spectrum Allocation Networks.InProc.of IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum Access Networks(DySPAN)(2005)。在动态频谱环境下，由于认知用户间频谱的异构性，很难建立一条全局的控制信道用于行令的交互，于是提出在频谱感知相似的邻居用户使用同一控制信道，形成一个群(group)，而不是所有用户都共享同一控制信道。在文章中，作者只是提出了此概念，并没有提出怎样建立此控制信道。本专利从实现的角度出发，提出一种在分级频谱共享网络的控制信道建立方法，此控制信道依托于分簇结构的建立，并由MAC协议进行有效管理。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种适用于分级频谱共享网络的本地控制信道建立方法。

为了实现本发明的目的，使用了如下方案：一种分级频谱共享网络的控制信道建立方法，所述分级频谱共享网络中高优先级用户数为N，分级频谱共享用户数为H，射频端可支持的频带F可平均分为M个信道，该方法包括以下步骤：

S1.分级频谱共享用户通过计算可感知的高优先级用户信道权值对M个信道进行排序；