一种认知无线电中静态频谱聚合的方法,属于无线电领域,本发明为解决现有的认知无线电技术,接入信道的认知用户少,不连续空闲频段利用率低的问题。本发明所述认知无线电中静态频谱聚合的方法利用主用户不占用信道时的零散空闲频段为多个认知用户提供服务。由于单个零散空闲频段的带宽不足以满足认知用户的需求,所以在一个跨度内,多个空闲频段被累加聚合。当聚合频段满足认知用户所需带宽时,就将其分配给该用户进行使用,以达到更多认知用户接入信道,提高频谱利用率的效果。该方法在一个跨度内利用至少两个或者多个空闲频段为一个认知用户提供传输服务。接入信道的认知用户多,不干扰主用户的使用。
1.一种认知无线电中静态频谱聚合的方法,其特征在于,对无线电静态频谱中的空闲频段进行聚合,分配给认知用户,初始时,将跨度的左边界置于所述无线电静态频谱的左边界,xa0所述认知无线电中静态频谱聚合的方法包括以下步骤:xa0步骤一、将N个认知用户所需求的带宽由小到大排列,形成N个认知用户所需求带宽集合B={B₁,B₂,B₃,...,B_k,...,B_N},其中B_k为第k个认知用户k所需求带宽,k=1,2,3,...N,N为大于或等于1的自然数;xa0步骤二、判断跨度的右边界落点位置,在所述跨度内共V+1个空闲频段供认知用户使用,所述V+1个空闲频段按从低频到高频的顺序排列,形成空闲频段集合xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="558"/>其中[f_Li,f_Ui]代表第i个空闲频段,f_Li为第i个空闲频段的低频边界,f_Ui为第i个空闲频段的高频边界,V为大于或等于1的自然数,xa0跨度的右边界如果落于ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="350"/>则执行步骤三;跨度的右边界如果落于ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="118"/>的右侧,则执行步骤五;xa0步骤三、去掉该跨度最后一个空闲频段[f_L(V+1),f_U(V+1)],然后执行步骤四,xa0步骤四、将该跨度剩余的V个空闲频段按顺序依次计算前n+1个空闲频段带宽聚合的总和ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="334"/>从而得到空闲频段带宽聚合集合M={M₁,M₂,M₃,...,M_n,...M_V-1},n=1,2,3,...V-1,xa0其中m_i表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽,i=1,2,3,...V,xa0然后执行步骤六;xa0步骤五、将该跨度的V+1个空闲频段按顺序依次计算前n+1个空闲频段带宽聚合的总和ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="344"/>从而得到空闲频段带宽聚合集合M={M₁,M₂,M₃,...,M_n,...M_V},n=1,2,3,...V,xa0其中m_i表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽,i=1,2,3,...V+1,xa0然后执行步骤六;xa0步骤六、将空闲频段带宽聚合集合M中的数据按从左到右顺序分别与N个认知用户所需求带宽集合B中的每个B_k循环进行比较;xa0当完全比较结束后,在M_n≥B_k时,若有M_n=B_k存在,执行步骤七;在M_n≥B_k时,若M_n=B_k不存在,执行步骤九;只存在M_n<B_k时,执行步骤八;xa0步骤七、在该跨度内,将第一个符合条件M_n=B_k的聚合频段M_n分配给第k个认知用户,在N个认知用户所需求带宽集合B、空闲频段带宽聚合集合M和空闲频段集合F内,把使用过的B_k,M_n,[f_Li,f_Ui]去除,然后执行步骤十;xa0步骤八、将跨度向右移,使跨度左边界与下一个空闲频段的左边界对齐;然后返回执行步骤二;xa0步骤九、在该跨度内,将空闲频段带宽聚合集合M中第一个大于B₁的聚合频段M_n分配给第k个认知用户,其中k=argxa0min{M_n-B_k},k=1,2,...N,在N个认知用户所需求带宽集合B、空闲频段带宽聚合集合M和空闲频段集合F内,把使用过的B_k,M_n,[f_Li,f_Ui]去除,然后执行步骤十;xa0步骤十、将跨度向右移,使跨度左边界与第n+2个空闲频段的左边界对齐;然后执行步骤十一;xa0步骤十一、判断是否同时满足两件条件:xa0N个认知用户所需求带宽集合B中存在未分配的B_k,xa0移动后的跨度内的空闲频段带宽聚合集合M中存在M_n,xa0判断为是,执行步骤二;判断为否,则结束,完成认知无线电中静态频谱聚合过程。xa0
2.根据权利要求1所述一种认知无线电中静态频谱聚合的方法,其特征在于,N=5。xa0技术领域
本发明涉及一种认知无线电中静态频谱聚合的方法,属于无线电领域。
背景技术
无线电频谱是一种非常宝贵且非常有限的资源。人类发展到今天,大部分无线电频谱资源已被分配殆尽,剩下的可用频段屈指可数,即使能够被人们使用,技术难度也非常大,所以认知无线电应运而生。认知无线电技术可以在现有的、已被授权的频段中,将短时间内不被授权用户(主用户)占用的频段提供给认知用户使用,这样既保证了授权用户和认知用户所需的通信资源,又尽可能的不浪费这些通信资源。因此认知无线电技术在未来无线通信领域将发挥重要的作用。频谱聚合技术是2006年英国国防部直属的奈奎蒂克军品公司提出的,其旨是要充分利用未授权的不连续的、零散的无线电频谱碎片或者认知无线电中未被授权用户占用的空闲频段及不连续的频段。此项技术可以广泛应用在LTE或者认知无线电领域中,用以解决零散的、不连续的频谱如何分配和使用问题。本发明中的静态频谱聚合是指不考虑时间因素对信道的影响,即主用户和空闲频段的分布一旦确定,就不随着时间的变化而改变,始终保持相同的分布情况。正交频分复用技术OFDM(Orthogonalxa0Frequencyxa0Divisionxa0Multiplexing)作为LTE和未来4G所使用的技术标准之一,其主要思想是将信道分成若干子信道,将高速数据信号转换成并行低速子数据流,调制到每个子信道上进行传输。而认知无线电使用NC-OFDM(Non-contiguousxa0OFDM,子载波不连续的OFDM)作为技术标准之一。NC-OFDM主要针对不连续的子载波或者子信道而设置的,其与OFDM的区别是可以选择性的关闭子载波。具体来说,所发射的认知用户NC-OFDM信号根据当前的信道状况,将子信道上出现主用户的相应子载波关闭,而继续使用其余的子载波进行传输,从而避免对主用户的干扰。由于NC-OFDM的特点是利用子载波传输数据,因此每个子载波的带宽都是相等的且要根据具体情况确定子载波的宽度。可以将NC-OFDM子载波带宽定为xMHz。有如下公式:xMHz×空闲频段子载波数目=空闲频段带宽xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(1)xMHz×主用户子载波数目=主用户带宽xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(2)由于硬件设备的条件限制,不连续的空闲频段能否被真正聚合,还需通过跨度这一概念来判断,它用来衡量频谱聚合的能力。跨度是指硬件设备传输数据时的最大带宽或在传输数据时使用的最低频率和最高频率的距离。跨度越大,则在一段频谱上可聚合的空闲频段越多,两个被聚合的空闲频段距离可以越远。现有的认知无线电技术,接入信道的认知用户少,不连续空闲频段利用率低。
发明内容
本发明目的是为了解决现有的认知无线电技术,接入信道的认知用户少,不连续空闲频段利用率低的问题,提供了一种认知无线电中静态频谱聚合的方法。本发明所述一种认知无线电中静态频谱聚合的方法:对无线电静态频谱中的空闲频段进行聚合,分配给认知用户,初始时,将跨度的左边界置于所述无线电静态频谱的左边界,所述认知无线电中静态频谱聚合的方法包括以下步骤:步骤一、将N个认知用户所需求的带宽由小到大排列,形成N个认知用户所需求带宽集合B={B₁,B₂,B₃,...,B_k,...,B_N},其中B_k为第k个认知用户k所需求带宽,k=1,2,3,...N,N为大于或等于1的自然数;步骤二、判断跨度的右边界落点位置,在所述跨度内共V+1个空闲频段供认知用户使用,所述V+1个空闲频段按从低频到高频的顺序排列,形成空闲频段集合ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="549"/>其中[f_Li,f_Ui]代表第i个空闲频段,f_Li为第i个空闲频段的低频边界,f_Ui为第i个空闲频段的高频边界,V为大于或等于1的自然数,跨度的右边界如果落于ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="343"/>则执行步骤三;跨度的右边界如果落于ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="105"/>的右侧,则执行步骤五;步骤三、去掉该跨度最后一个空闲频段ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="332"/>然后执行步骤四,步骤四、将该跨度剩余的V个空闲频段按顺序依次计算前n+1个空闲频段带宽聚合的总和ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="318"/>从而得到空闲频段带宽聚合集合M={M₁,M₂,M₃,...,M_n,...M_V-1},n=1,2,3,...V-1,其中m_i表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽,i=1,2,3,...V,然后执行步骤六;步骤五、将该跨度的V+1个空闲频段按顺序依次计算前n+1个空闲频段带宽聚合的总和ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="319"/>从而得到空闲频段带宽聚合集合M={M₁,M₂,M₃,...,M_n,...M_V},n=1,2,3,...V,其中m_i表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽,i=1,2,3,...V+1,然后执行步骤六;步骤六、将空闲频段带宽聚合集合M中的数据按从左到右顺序分别与N个认知用户所需求带宽集合B中的每个B_k循环进行比较;当完全比较结束后,在M_n≥B_k时,若有M_n=B_k存在,执行步骤七;在M_n≥B_k时,若M_n=B_k不存在,执行步骤九;只存在M_nk时,执行步骤八;步骤七、在该跨度内,将第一个符合条件M_n=B_k的聚合频段M_n分配给第k个认知用户,在N个认知用户所需求带宽集合B、空闲频段带宽聚合集合M和空闲频段集合F内,把使用过的B_k,M_n,[f_Li,f_Ui]去除,然后执行步骤十;步骤八、将跨度向右移,使跨度左边界与下一个空闲频道的左边界对齐;然后返回执行步骤二;步骤九、在该跨度内,将空闲频段带宽聚合集合M中第一个大于B₁的聚合频段M_n分配给第k个认知用户,其中k=argxa0min{M_n-B_k},k=1,2,...N,在N个认知用户所需求带宽集合B、空闲频段带宽聚合集合M和空闲频段集合F内,把使用过的B_k,M_n,[f_Li,f_Ui]去除,然后执行步骤十;步骤十、将跨度向右移,使跨度左边界与第n+2个空闲频道的左边界对齐;然后执行步骤十一;步骤十一、判断是否同时满足两件条件:N个认知用户所需求带宽集合B中存在未分配的B_k,移动后的跨度内的空闲频段带宽聚合集合M中存在M_n,判断为是,执行步骤二;判断为否,则结束,完成认知无线电中静态频谱聚合过程。本发明的优点:该方法存一个跨度内利用至少两个或者多个空闲频段为一个认知用户提供传输服务。接入信道的认知用户多,不干扰主用户的使用。
附图说明
图1是本发明所述一种认知无线电中静态频谱聚合的方法的流程图;图2是认知无线电中静态频谱聚合时保留最后一个空闲频段的跨度移动示意图,图中:■表示主用户;□表示空闲频段;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="143"/>表示跨度;ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="143"/>表示移位后的跨度;x表示子载波带宽,单位是MHz。图3是认知无线电中静态频谱聚合时含弃最后一个空闲频段的跨度移动示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:下面结合图1至图3说明本实施方式,本实施方式所述一种认知无线电中静态频谱聚合的方法,对无线电静态频谱中的空闲频段进行聚合,分配给认知用户,初始时,将跨度的左边界置于所述无线电静态频谱的左边界,所述认知无线电中静态频谱聚合的方法包括以下步骤:步骤一、将N个认知用户所需求的带宽由小到大排列,形成N个认知用户所需求带宽集合B={B₁,B₂,B₃,...,B_k,...,B_N},其中B_k为第k个认知用户k所需求带宽,k=1,2,3,...N,N为大于或等于1的自然数;步骤二、判断跨度的右边界落点位置,在所述跨度内共V+1个空闲频段供认知用户使用,所述V+1个空闲频段按从低频到高频的顺序排列,形成空闲频段集合ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="549"/>其中[f_Li,f_Ui]代表第i个空闲频段,f_Li为第i个空闲频段的低频边界,f_Ui为第i个空闲频段的高频边界,V为大于或等于1的自然数,跨度的右边界如果落于ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="343"/>则执行步骤三;跨度的右边界如果落于ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="104"/>的右侧,则执行步骤五;步骤三、去掉该跨度最后一个空闲频段ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="332"/>然后执行步骤四,步骤四、将该跨度剩余的V个空闲频段按顺序依次计算前n+1个空闲频段带宽聚合的总和ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="318"/>从而得到空闲频段带宽聚合集合M={M₁,M₂,M₃,...,M_n,...M_V-1},n=1,2,3,...V-1,其中m_i表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽,i=1,2,3,...V,然后执行步骤六;步骤五、将该跨度的V+1个空闲频段按顺序依次计算前n+1个空闲频段带宽聚合的总和ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="319"/>从而得到空闲频段带宽聚合集合M={M₁,M₂,M₃,...,M_n,...M_V},n=1,2,3,...V,其中m_i表示该跨度内第i个空闲频段[f_Li,f_Ui]的带宽,i=1,2,3,...V+1,然后执行步骤六;步骤六、将空闲频段带宽聚合集合M中的数据按从左到右顺序分别与N个认知用户所需求带宽集合B中的每个B_k循环进行比较;当完全比较结束后,在M_n≥B_k时,若有M_n=B_k存在,执行步骤七;在M_n≥B_k时,若M_n=B_k不存在,执行步骤九;只存在M_nk时,执行步骤八;步骤七、在该跨度内,将第一个符合条件M_n=B_k的聚合频段M_n分配给第k个认知用户,在N个认知用户所需求带宽集合B、空闲频段带宽聚合集合M和空闲频段集合F内,把使用过的B_k,M_n,[f_Li,f_Ui]去除,然后执行步骤十;步骤八、将跨度向右移,使跨度左边界与下一个空闲频道的左边界对齐;然后返回执行步骤二;步骤九、在该跨度内,将空闲频段带宽聚合集合M中第一个大于B₁的聚合频段M_n分配给第k个认知用户,其中k=argxa0min{M_n-B_k},k=1,2,...N,在N个认知用户所需求带宽集合B、空闲频段带宽聚合集合M和空闲频段集合F内,把使用过的B_k,M_n,[f_Li,f_Ui]去除,然后执行步骤十;步骤十、将跨度向右移,使跨度左边界与第n+2个空闲频道的左边界对齐;然后执行步骤十一;步骤十一、判断是否同时满足两件条件:N个认知用户所需求带宽集合B中存在未分配的B_k,移动后的跨度内的空闲频段带宽聚合集合M中存在M_n,判断为是,执行步骤二;判断为否,则结束,完成认知无线电中静态频谱聚合过程。图2和图3给出了两个具体的实施例子。图2中跨度的右边界落点在ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="106"/>的右侧,则保留第V+1个空闲频段,当将M₄分配给某个认知用户时,即前5个空闲频段的集合分配给某个用户时,向右移动跨度,直到跨度的左边界与第6个空闲频段的左边界对齐。图3中跨度的右边界落点在ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="314"/>之间,则删除第V+1个空闲频段。当将M₃分配给某个认知用户时,即前4个空闲频段的集合分配给某个用户时,向右移动跨度,直到跨度的左边界与第5个空闲频段的左边界对齐。具体实施方式二:下面结合图2说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,N=5。