一种收集与利用空闲频谱资源的方法

摘要

本发明一种收集与利用空闲频谱资源的方法属于无线网络、无线通信技术领域，涉及一种收集和利用空闲频谱资源的方法。该方法采用资源管理中心通过与各种节点的协作，动态更新可用频谱空闲状况地图，并更新各节点间的路由路径；频谱空闲状况地图由多个认知网络接入节点与认知网关节点通过协作交换彼此收集的空闲频谱资源的方式构建。方法采用的装置由第1-第12认知网络接入节点，第一、第二认知网关节点和1个安装了网络管理软件的资源管理中心组成；该装置可由通用的认知无线电硬件设备组成，便于快速布置，拆卸方便，适用于应急应用。该方法可应用到频谱资源较为紧张的地区，提高频谱资源管理效率，为用户提供更多的频谱资源用于通信。

主权项

一种收集与利用空闲频谱资源的方法,其特征是，该方法采用资源管理中心通过与各种节点的协作，动态更新可用频谱空闲状况地图，并更新各节点间的路由路径；频谱空闲状况地图由多个认知网络接入节点与认知网关节点通过协作交换彼此收集的空闲频谱资源的方式构建；路由路径允许数据在多个频率信道下将数据发送给由多个下一跳节点组成的节点转发集合，空闲频谱资源收集的具体步骤如下：1)网络中的认知网络接入节点与认知网关节点每隔一个固定时间间隔T_s感知一次自身附近频谱资源利用情况；节点采用功率电平阈值法判断某一频率是否空闲，当某一频率的接收功率电平小于某一阈值时，则判定该频率空闲，否则，判定该频率繁忙；节点感知范围从最低频率F_L到最高频率F_H，步进频率F_s，感知结束时获得频谱空闲向量I_i来表示所有频谱的空闲状态；2)各节点i均将自身感知的频谱空闲向量I_i发送给资源管理中心，资源管理中心上运行的网络管理软件采用融合处理算法获得整个网络覆盖范围内的频谱空闲状况地图I；据此，资源管理中心可以管理网络覆盖范围内的可用空闲频谱资源；路由路径规划的具体步骤如下：1)路由的代价函数综合考虑频谱的不确定性以及无线通信链路的不确定性，节点i发送数据到节点j的代价函数C_ij定义为：C_ij＝q_ij×p_ij其中，q_ij代表节点i与节点j附近某一频率的空闲概率，p_ij代表节点i到节点j无线通信链路的成功传输概率；2)网络管理软件将目的节点的代价函数设为0，网络内其它节点的代价函数设为无穷大；之后，按照步骤1的定义计算每个节点的代价函数；进行计算时，允许每个节点在多个频率信道下将数据发送给由多个下一跳节点组成的节点转发集合；当新计算的代价函数数值小于旧的数值时，以新数值代替旧数值；通过多次迭代计算，网络内各节点的代价函数数值不再变化，此时，网络内任意一点到某一目的节点的路由路径计算完毕，此路由路径由多个频率下的多条无线通信链路组成；不具备认知无线电功能的普通无线通信终端利用该方法的装置进行通信的具体步骤如下：1)普通无线通信终端通过特有的频率与认知网络接入节点通信，告知其传输数据的目的节点；2)认知网络接入节点通过查询资源管理中心获得到目的节点的路由路径；3)普通无线通信终端通过特有的频率将待传输数据发送给认知网络接入节点；认知网络接入节点利用收集的空闲频谱资源，按照规划好的路由路径将数据发送到目的节点。