一种认知无线电系统中的干扰规避方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种认知无线电系统中的干扰规避方法和设备，该方法包括：利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况；根据所述干扰情况选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式；根据所述左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式执行所述多载波认知无线电系统中所述干扰规避工作模式对应的调度策略。本发明实施例中，通过预先获得授权系统对多载波认知无线电系统边缘载波的干扰情况，来进行边缘载波的干扰规避，从而规避授权系统带外非期望辐射对多载波认知无线电系统边缘载波的干扰，并有效降低邻频带授权系统带外辐射对多载波认知无线电系统的边缘载波的影响。
【专利说明】一种认知无线电系统中的干扰规避方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其是涉及了一种认知无线电系统中的干扰规避方法和设备。
【背景技术】
[0002]随着移动通信事业的快速发展，日益增长的宽带无线通信需求与有限的频谱资源之间的矛盾日趋明显，运营商面临严峻的频谱资源短缺问题；此外，一些无线通信系统的频谱使用在时间和地域上几乎空闲，如对于广播电视频段，随着广播电视系统从模拟传输向数字传输的发展，很多广播电视频段将长期处于空闲状态，浪费了宝贵的无线资源。为解决频谱资源短缺问题，CR (Cognitive Radio,认知无线电)技术已经被广泛关注,认知无线电技术通过频谱感知获得当前位置可使用的空闲频段资源，并能够机会性的使用空闲频段，从而提高频谱使用效率，缓解频谱资源紧张的局面。
[0003]当前频谱感知采用全向天线执行感知，能够感知外界环境，并使用人工智能技术进行学习，通过实时改变某些操作参数(如传输功率、载波频率和调制技术等)，使内部状态适应收到的无线信号统计特性变化，以达到以下目的:(I)任何时间、任何地点的高度可靠通信；(2)对频谱资源的有效利用。
[0004]为达到上述目的，如图1所示，认知无线电通过认知环来完成整个认知过程，其包括如下步骤:(1)频谱感知；(2)频谱分析；(3)频谱决策。频谱感知是通过对输入RF(RadioFrequency，射频)激励信号的分析，完成对空闲频谱的检测；频谱分析是根据频谱感知的结果和对其它无线输入信号的分析，完成信道状态信息的估计和信道容量的预计；频谱决策是根据频谱感知得到的空闲频谱资源和频谱分析的结果，获得最后频谱使用的决策，这种决策包括频点、带宽、发射功率、调制方式等的决策。
[0005]在现有认知无线电技术中，可以通过频谱感知来获得空闲频谱信息，并可以通过访问数据库的方法获取可用频谱资源。其中，数据库中存储有各个区域空闲的频谱资源等信息，认知无线电系统通过上报自身的地理位置信息，可以访问查询所处区域可用的频谱信息，并可以获得授权系统已经占用的频点、授权系统的发射机发射功率、高度和位置信息
坐寸ο
[0006]发射机滤波器具有非理想特性，并带有非期望辐射(包括带外辐射和杂散辐射，带外辐射是由发射机和非线性产生的落入邻信道内的非期望辐射，杂散辐射是由发射机非理想特性产生的谐波辐射，寄生辐射，发射互调产物以及变频产物等引起的非期望辐射)，会导致发射机周围邻频工作的无线电系统受到干扰。在多载波(如OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing,正交频分复用)等)认知无线电系统中，认知无线电系统选择授权系统没被占用的频点进行工作，当认知无线电系统处于被占用的授权系统工作频点的邻频时，一些距离授权系统发射机较近的认知无线电系统，工作带宽边缘的载波可能受到授权系统非期望辐射的干扰，如图2所示，多载波认知无线电系统左/右两个边缘都可能受到左/右边频率授权系统的带外非期望辐射的干扰。[0007]为了不受授权系统的邻频干扰，如图3所示，现有技术中一般采用频率隔离方式，保证认知无线电系统和授权系统能够在邻频工作时，授权系统的非期望辐射不会干扰认知无线电系统；当认知无线电系统发现本系统与邻近频率存在的授权系统不满足频率隔离要求时，则调整认知无线电系统自身的工作频点，保证认知无线电系统与授权系统存在满足要求的频率隔离。
[0008]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题:
[0009]如果认知无线电系统距离授权系统比较远，由于认知无线电系统可能不会受到授权系统非期望辐射的干扰，在采用频率隔离方式来保证认知无线电系统不受授权系统的非期望辐射干扰时，会降低整个频带的频谱使用效率。
【发明内容】
[0010]本发明实施例提供一种认知无线电系统中的干扰规避方法和设备，以提高整个频带的频谱使用效率。为了达到上述目的，则:
[0011]本发明实施例提供一种认知无线电系统中的干扰规避方法，包括:
[0012]利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况；
[0013]根据所述干扰情况选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式；
[0014]根据所述左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式执行所述多载波认知无线电系统中所述干扰规避工作模式对应的调度策略。
[0015]本发明实施例提供一种认知无线电系统中的干扰规避设备，包括:
[0016]确定模块，用于利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况；
[0017]选择模块，用于根据所述干扰情况选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式；
[0018]调度模块，用于根据所述左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式执行多载波认知无线电系统中所述干扰规避工作模式对应的调度策略。
[0019]与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点:
[0020]本发明实施例中，通过预先获得授权系统对多载波认知无线电系统边缘载波的干扰情况，来进行边缘载波的干扰规避，从而规避授权系统带外非期望辐射对多载波认知无线电系统边缘载波的干扰，并有效降低邻频带授权系统带外辐射对多载波认知无线电系统的边缘载波的影响。进一步的，由于本发明实施例中不需要采用频率隔离方式来保证认知无线电系统不受授权系统的非期望辐射干扰时，因此可以提高整个频带的频谱使用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是现有技术中认知无线电通过认知环来完成整个认知过程示意图；
[0023]图2是现有技术中认知无线电系统受到授权系统非期望辐射干扰示意图；[0024]图3是现有技术中采用频率隔离方式避免授权系统邻频干扰示意图；
[0025]图4是本发明实施例一提供的一种认知无线电系统中的干扰规避方法流程示意图；
[0026]图5是本发明实施例一中提出的干扰情况评估方式的示意图；
[0027]图6是本发明实施例一中提出的选择干扰规避工作模式的示意图；
[0028]图7是本发明实施例二、三中提出的应用场景示意图；
[0029]图8是本发明实施例四中提出的应用场景示意图；
[0030]图9是本发明实施例五中提出的应用场景示意图；
[0031]图10是本发明实施例六提供的一种认知无线电系统中的干扰规避设备结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]实施例一
[0034]本发明实施例一提供一种认知无线电系统(S卩多载波认知无线电系统)中的干扰规避方法，如图4所示，该方法包括以下步骤:
[0035]步骤401，获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息。
[0036]本发明实施例中，该无线电环境信息包括但不限于以下之一或任意组合:可被多载波认知无线电系统使用的空闲频点资源、授权系统占用频点的测量功率、多载波认知无线电系统所处位置对应区域被授权系统占用的频点、授权系统的发射功率、授权系统与多载波认知无线电系统的距离信息等。
[0037]本发明实施例中，获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息包括但不限于以下方式之一或任意组合:
[0038]方式一、通过频谱感知方式获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息；在该方式一中，对于每个频点执行频谱感知处理，并测量授权系统占用频点的测量功率；其中，如果存在K个授权系统，则授权系统占用频点的测量功率可以分别为Pi, i =
I jj K ο
[0039]方式二、通过查询数据库方式获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息；在该方式二中，通过查询数据库获得每个频点的频谱使用情况，授权系统的发射功率、授权系统与多载波认知无线电系统的距离信息。
[0040]步骤402，利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况。
[0041]在包含多个载波的认知无线电系统中，将工作频率低于预设第一频率的载波作为左边缘载波；或者，在只包含一个载波的采用OFDM调制方式的认知无线电系统中，将工作频率低于预设第二频率的子载波作为左边缘载波。
[0042]在包含多个载波的认知无线电系统中，将工作频率高于预设第三频率的载波作为右边缘载波；或者，在只包含一个载波的采用OFDM调制方式的认知无线电系统中，将工作频率高于预设第四频率的子载波作为右边缘载波。
[0043]本发明实施例中，如图5所示的干扰情况评估方式示意图，利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况，具体包括但不限于以下方式:
[0044]方式一、在无线电环境信息包括授权系统占用频点的测量功率时，利用如下公式确定左边缘载波或右边缘载波对应的干扰情况:
【权利要求】
1.一种认知无线电系统中的干扰规避方法，其特征在于，包括: 利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况； 根据所述干扰情况选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式； 根据所述左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式执行所述多载波认知无线电系统中所述干扰规避工作模式对应的调度策略。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据干扰情况选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式，包括: 根据所述干扰情况判决是否开启左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避；如果开启左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避，则测量所述多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰水平，并根据测量的干扰水平选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 所述利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况，之前还包括:通过频谱感知方式获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息；和/或，通过查询数据库方式获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息； 所述无线电环境信息包括以下之一或任意组合:可被多载波认知无线电系统使用的空闲频点资源、授权系统占用频点的测量功率、多载波认知无线电系统所处位置对应区域被授权系统占用的频点、授权系统的发射功率、授权系统与多载波认知无线电系统的距离信肩、O
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 在包含多个载波的认知无线电系统中，将工作频率低于预设第一频率的载波作为左边缘载波；或者，在只包含一个载波的采用OFDM调制方式的认知无线电系统中，将工作频率低于预设第二频率的子载波作为左边缘载波； 在包含多个载波的认知无线电系统中，将工作频率高于预设第三频率的载波作为右边缘载波；或者，在只包含一个载波的采用OFDM调制方式的认知无线电系统中，将工作频率高于预设第四频率的子载波作为右边缘载波。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 所述利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰情况，具体包括: 在无线电环境信息包括授权系统占用频点的测量功率时，利用如下公式确定左边缘载波或右边缘载波对应的干扰情况:
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据干扰情况判决是否开启左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避，包括: 在通过干扰情况因子表征干扰情况时，当左边缘载波对应的干扰情况因子大于预设第一门限时，则开启左边缘载波的干扰规避；否则，不开启左边缘载波的干扰规避；和/或，当右边缘载波对应的干扰情况因子大于预设第二门限时，则开启右边缘载波的干扰规避；否贝U，不开启右边缘载波的干扰规避。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测量多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰水平，包括: 将所述多载波认知无线电系统中的左边缘载波和/或右边缘载波在子帧内静默，并在该子帧内测量左边缘载波和/或右边缘载波上的干扰水平。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据测量的干扰水平选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式，包括: 当左边缘载波上的干扰水平测量值小于预设第三门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当左边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第三门限，且小于预设第四门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当左边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第四门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式；和/或， 当右边缘载波上的干扰水平测量值小于预设第五门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当右边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第五门限，且小于预设第六门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当右边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第六门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据干扰情况选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式，包括: 在通过干扰情况因子表征干扰情况时，当左边缘载波对应的干扰情况因子小于预设第七门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当左边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第七门限，且小于预设第八门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当左边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第八门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式；和/或， 当右边缘载波对应的干扰情况因子小于预设第九门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当右边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第九门限，且小于预设第十门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当右边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第十门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式。
10.如权利要求1、或8或9所述的方法，其特征在于， 所述根据左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式执行所述多载波认知无线电系统中所述干扰规避工作模式对应的调度策略，包括: 当左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式时，在左边缘载波和/或右边缘载波上调度用户； 当左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式时，在左边缘载波和/或右边缘载波上不调度用户； 当左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，执行以下方式之一或任意组合: 在左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时优先为用户分配非左边缘载波上的资源；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时优先为用户分配非右边缘载波上的资源； 在左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时服务质量QoS等级高的用户不调度到左边缘载波上的资源；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时服务质量QoS等级高的用户不调度到右边缘载波上的资源； 在左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时左边缘载波上只调度小区中心的用户或者信道质量好的用户；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时右边缘载波上只调度小区中心的用户或者信道质量好的用户； 在左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度到左边缘载波上的用户初始传输时，采用比较低的调制编码方式MCS等级；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度到右边缘载波上的用户初始传输时，采用比较低的调制编码方式MCS等级。
11.一种认知无线电系统中的干扰规避设备，其特征在于，包括: 确定模块，用于利用无线电环境信息确定授权系统对多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的 干扰情况； 选择模块，用于根据所述干扰情况选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式； 调度模块，用于根据所述左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式执行多载波认知无线电系统中所述干扰规避工作模式对应的调度策略。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述选择模块包括: 判断子模块，用于根据所述干扰情况判决是否开启左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避； 测量子模块，用于当判断结果为开启左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避时，则测量所述多载波认知无线电系统的左边缘载波和/或右边缘载波的干扰水平； 第一选择子模块，用于根据测量的 干扰水平选择左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式。
13.如权利要求11或12所述的设备，其特征在于， 所述设备还包括:获取模块，用于通过频谱感知方式获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息；和/或，通过查询数据库方式获得多载波认知无线电系统所处位置的无线电环境信息； 所述无线电环境信息包括以下之一或任意组合:可被多载波认知无线电系统使用的空闲频点资源、授权系统占用频点的测量功率、多载波认知无线电系统所处位置对应区域被授权系统占用的频点、授权系统的发射功率、授权系统与多载波认知无线电系统的距离信肩、O
14.如权利要求11或12所述的设备，其特征在于， 所述确定模块，还用于在包含多个载波的认知无线电系统中，将工作频率低于预设第一频率的载波作为左边缘载波；或者，在只包含一个载波的采用OFDM调制方式的认知无线电系统中，将工作频率低于预设第二频率的子载波作为左边缘载波； 在包含多个载波的认知无线电系统中，将工作频率高于预设第三频率的载波作为右边缘载波；或者，在只包含一个载波的采用OFDM调制方式的认知无线电系统中，将工作频率高于预设第四频率的子载波作为右边缘载波。
15.如权利要求11或12所述的设备，其特征在于， 所述确定模块，具体用于在无线电环境信息包括授权系统占用频点的测量功率时，利用如下公式确定左边缘载波或右边缘载波对应的干扰情况:
16.如权利要求12所述的设备，其特征在于， 所述判断子模块，具体用于在通过干扰情况因子表征干扰情况时，当左边缘载波对应的干扰情况因子大于预设第一门限时，则开启左边缘载波的干扰规避；否则，不开启左边缘载波的干扰规避；和/或，当右边缘载波对应的干扰情况因子大于预设第二门限时，则开启右边缘载波的干扰规避；否则，不开启右边缘载波的干扰规避。
17.如权利要求12所述的设备，其特征在于， 所述测量子模块，具体用于将所述多载波认知无线电系统中的左边缘载波和/或右边缘载波在子帧内静默，并在该子帧内测量左边缘载波和/或右边缘载波上的干扰水平。
18.如权利要求12所述的设备，其特征在于， 所述第一选择子模块，具体用于当左边缘载波上的干扰水平测量值小于预设第三门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当左边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第三门限，且小于预设第四门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当左边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第四门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式；和/或， 当右边缘载波上的干扰水平测量值小于预设第五门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当右边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第五门限，且小于预设第六门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当右边缘载波上的干扰水平测量值不小于预设第六门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式。
19.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述选择模块还包括: 第二选择子模块，用于在通过干扰情况因子表征干扰情况时，当左边缘载波对应的干扰情况因子小于预设第七门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当左边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第七门限，且小于预设第八门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当左边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第八门限时，选择左边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式；和/或， 当右边缘载波对应的干扰情况因子小于预设第九门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式；当右边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第九门限，且小于预设第十门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式；当右边缘载波对应的干扰情况因子不小于预设第十门限时，选择右边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式。
20.如权利要求11、或18或19所述的设备，其特征在于， 所述调度模块，具体用于当左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式为正常工作模式时，在左边缘载波和/或右边缘载波上调度用户； 当左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式为关闭模式时，在左边缘载波和/或右边缘载波上不调度用户； 当左边缘载波和/或右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，执行以下方式之一或任意组合: 在左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时优先为用户分配非左边缘载波上的资源；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时优先为用户分配非右边缘载波上的资源； 在左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时服务质量QoS等级高的用户不调度到左边缘载波上的资源；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时服务质量QoS等级高的用户不调度到右边缘载波上的资源； 在左边缘载波的干扰 规避工作模式为受限工作模式时，调度时左边缘载波上只调度小区中心的用户或者信道质量好的用户；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度时右边缘载波上只调度小区中心的用户或者信道质量好的用户； 在左边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度到左边缘载波上的用户初始传输时，采用比较低的调制编码方式MCS等级；和/或，在右边缘载波的干扰规避工作模式为受限工作模式时，调度到右边缘载波上的用户初始传输时，采用比较低的调制编码方式MCS等级。
【文档编号】H04W24/02GK103945419SQ201310018687
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】蒋成钢, 李媛媛, 白文岭, 杨宇 申请人:电信科学技术研究院