[发明专利]一种认知无线电中实现动态频谱分配的方法

摘要

本发明公开了一种认知无线电中实现动态频谱分配的方法，通过认知无线电中检测“空闲频谱碎片”的技术，将一段频谱段上的未被授权用户占用的空闲碎片检测出来，将离散的空闲频谱碎片进行聚合形成NC‑OFDM系统中离散的子信道，将这些NC‑OFDM子信道放入频谱池内构成资源，当存在用户的频谱需求时，将频谱池内的信道资源分配给等待接入的用户进行数据传输，通过这种方式提高频谱利用率。本发明通过引入频谱池系统和频谱聚合技术，将检测出来的零散的处于空闲的频谱放入频谱池中进行聚合，通过频谱池系统进行分配，通过本方法，能达到提高频谱利用率、减少认知用户的接入时间、减少认知用户因为授权用户的出现而出现频谱切换的次数。

主权项

一种认知无线电中实现动态频谱分配的方法，其特征在于所述方法具体实施步骤如下：第一步，将跨度的左边界置于待聚合的无线电频谱的左边界，然后将等待接入的认知用户按需求的带宽按从小到大排列，可得排列的关于认知用户需求的子载波个数集合B＝{B1，B2，B3，…，Bk，Bk+1，…，BN}，其中N为等待接入的认知用户数，Bk为第k个认知用户所需求的子载波个数，且有Bk≤Bk+1，k＝1，2，3，…，N；第二步，各等待接入的认知用户对跨度内的频谱进行协作频谱检测，并将检测结果反馈给融合判决中心，通过频谱检测，假设经检测在一个跨度之内有v+1个空闲频段可用于聚合给认知用户使用，用于聚合的空闲频段集合为其中[fLi，fUi]代表第i个空闲频段，其低频边界为fLi，高频边界为fUi，其中有fUi＜fL(i+1)，将所检测出来的频谱碎片与最小的子载波带宽进行比较，若存在[fLi，fUi]＜15KHz，则将该频谱碎片舍弃，然后更新集合第三步，判断跨度右边界位置，若右边界位于一空闲频谱碎片之内，执行第四步，反之，执行第五步；第四步，将跨度右边界所在空闲频段[fL(v+1)，fU(v+1)]去掉，用作下个跨度之内的聚合，然后将剩下的v个空闲频段用作本跨度之内的聚合，然后执行第五步；第五步，假设mi表示该跨度内第i个空闲频段[fLi，fUi]的子载波个数，其中i＝1，2，3，…，v；执行第六步；第六步，认知用户将检测出来的跨度之内的空闲频谱反馈到融合判决中心，融合判决中心将跨度之内的空闲子载波用来构建频谱池；假设构建二级频谱池的个数为n，分别命名为P1，P2，…，Pn，则二级频谱池集合为P＝{P1，P2，…，Pn}，假设频谱池的最佳系统容量为C，则若需使得整个频谱池系统达到最佳容量，则一级频谱池系统中的子载波总数为n×C个，执行第七步；若子载波个数不足，则返回第二步；第七步，融合判决中心判断接入的用户的性质，若为认知用户，执行第八步，若为授权用户，执行第十步；第八步，按照二级频谱池中命名基数最大到最小的顺序分配频谱池之内的子载波给予等待接入的认知用户，假设所需的子载波个数Bi，则优先分配二级频谱池Pn中的子载波给认知用户Bi，若二级频谱池Pn中的子载波分配完毕，那么按照降序接着分配二级频谱池Pn‑1中的子载波给认知用户Bi，依次类推；判断一级频谱池的子载波系统容量是否在最小频谱池系统容量之下，若是，更新频谱池，执行第六步，反之，执行第九步；第九步，若认知用户Bi将信道用完之后，将释放的信道归还到频谱池内，归还的规则是按照二级频谱池的升序归还，若二级频谱池P1内的子载波个数恰好为最佳容量，则按照升序依次归还，执行第十二步；第十步，按照二级频谱池中命名基数最小到最大的顺序分配频谱池之内的子载波给予要求接入的授权用户，优先分配二级频谱池P1中的子载波给授权用户，若二级频谱池P1中的子载波分配完毕，那么按照升续接着分配二级频谱池P2中的子载波给授权用户，依次类推；判断一级频谱池的子载波系统容量是否在最小频谱池系统容量之下，若是，更新频谱池，执行第六步，反之，执行第十一步；第十一步，若主用户在使用完信道之后，需要将信道释放，那么授权用户将使用完的信道释放到频谱池外，不再归还到频谱池内；第十二步，判断一级频谱池内的子载波容量，若存在剩余的子载波且子载波的个数大于最小子载波容量，更新频谱池，返回第六步，反之，执行第十三步；第十三步，跨度右移，将跨度左边界置于下一个空闲频谱碎片的左边界，然后执行第十四步；第十四步，检测跨度之内的空闲子载波，若满足集合B中存在元素B1，集合P中存在元素Pi，且P中子载波个数足够满足用户最小业务的需求，则返回执行第二步；若不满足则返回执行第十三步，若跨度右移到频谱段已不可利用或者不在频谱可检测的范围之内，则结束分配。