專利名稱：用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在無線通信系統(tǒng)中管理信道集(channel set)的方法，且更 具體地，涉及一種用于通過在認(rèn)知無線電(CR)通信系統(tǒng)中規(guī)則地管理空余信道(vacant channel)而對(duì)空余信道使用設(shè)置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)、以對(duì)頻率或信道進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配的方法。本發(fā)明得到韓國(guó)信息和通信部以及信息技術(shù)推進(jìn)學(xué)院(IITA)的IT研發(fā)計(jì)劃 的支持[2005-S-002-03, Development of Cognitive Radio Technology ForEfficient Spectrum Utilization(用于有效譜利用的認(rèn)知無線電技術(shù)的開發(fā))]。本申請(qǐng)要求于2007年12月14日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) 第10-2007-0131028號(hào)和2007年9月5日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第 10-2007-0090060號(hào)的權(quán)益，在這里通過參考而合并其全部公開。
背景技術(shù)：
認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)是通過使用授權(quán)用戶沒有使用的空余信道來改善TV信道頻 帶的譜使用效率的系統(tǒng)。在此情況下，為了改善空余信道使用的效率，應(yīng)該智能地管理信 道。為了智能地管理信道，應(yīng)該定義用于信道管理的功能，并且應(yīng)該清楚地呈現(xiàn)功能 塊的配置及其過程。譜管理旨在信道分配和資源分配，其是為了有效地使用頻率所必需的。在傳統(tǒng)的 技術(shù)中，關(guān)于信道占用和表征業(yè)務(wù)密度的信息的分析被用于信道分配和資源分配。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為了改善空余信道使用的效率，應(yīng)該智能地管理信道。技術(shù)解決方案本發(fā)明提供了一種用于管理認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)的譜的方法，使用該方法來提供 要在用于動(dòng)態(tài)分配信道的系統(tǒng)(諸如，認(rèn)知無線電系統(tǒng)等)中移動(dòng)的信道選擇所必需的信 息范圍、和一種用于應(yīng)用所述信息的方法，使得對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)可以選擇最優(yōu)的移動(dòng)信道。有益效果根據(jù)本發(fā)明，通過譜感測(cè)和通信協(xié)議的結(jié)果來獲得用于為動(dòng)態(tài)改變頻率的系統(tǒng)確 定要移動(dòng)的適當(dāng)頻率的必需信息，并且提供所述必需信息，使得對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)可以選擇最優(yōu) 的移動(dòng)信道。另外，根據(jù)本發(fā)明，預(yù)測(cè)信道狀態(tài)和質(zhì)量，并且根據(jù)所述預(yù)測(cè)值的可靠性來向所預(yù) 測(cè)的信道狀態(tài)和質(zhì)量給出加權(quán)值，以確定可用信道的優(yōu)先級(jí)，由此分配信道，使得可能進(jìn)行 更加可靠的信道選擇。另外，根據(jù)本發(fā)明，用于動(dòng)態(tài)分配頻率或信道的CR通信系統(tǒng)規(guī)則地管理空余信 道，從而為空余信道的使用設(shè)置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)，使得可以有效地管理信道集。
本發(fā)明可以用作在需要信道或頻率改變的所有領(lǐng)域中的核心元件。


通過參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示范實(shí)施例，本發(fā)明的上面以及其他特征和優(yōu) 點(diǎn)將變得更加明顯，其中圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于管理信道集的通信系統(tǒng)中的信息 流；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于管理信道集的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意性框圖；圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的估計(jì)空余保持時(shí)間的操作；圖4是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的方法 的流程圖；以及圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例而實(shí)現(xiàn)的仿真器。
具體實(shí)施例方式最佳模式根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括信道預(yù)測(cè)器，用于基于通過譜感測(cè)和通信協(xié)議而獲得的信道信息來預(yù)測(cè)空余 信道上的信道狀態(tài)和信道質(zhì)量；可靠性確定單元，用于評(píng)估關(guān)于預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性；以及 信道集管理器，用于基于所評(píng)估的可靠性來向該空余信道給出優(yōu)先級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的方 法，該方法包括基于通過譜感測(cè)和通信協(xié)議而獲得的信道信息來預(yù)測(cè)空余信道上的信道 狀態(tài)和信道質(zhì)量；評(píng)估關(guān)于預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性；以及基于所評(píng)估的可靠性來向該空余信道 給出優(yōu)先級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，其中記錄了用以執(zhí)行 該用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的方法的程序。發(fā)明模式在下文中，將參考其中示出了本發(fā)明示范實(shí)施例的附圖來更全面地描述本發(fā)明。 應(yīng)注意，盡管在不同的附圖中圖示了同樣的元件，但是附圖中的所述元件表示同樣的附圖 標(biāo)記。在如下地描述本發(fā)明時(shí)，當(dāng)認(rèn)為相關(guān)公知功能或結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述可能使本發(fā)明的關(guān) 鍵要點(diǎn)不必要的模糊時(shí)，將省略該詳細(xì)描述。另外，當(dāng)特定部分“包括”特定元件時(shí)，這意味著，不排除其他元件，而是該部分可 能還包括其他元件，除非存在明確的相反描述。本發(fā)明涉及一種以下方法，該方法用于管理信道集，從而向用戶分配在無線通信 系統(tǒng)中(具體地，在認(rèn)知無線電(CR)通信系統(tǒng)中)使用的最優(yōu)信道。本發(fā)明關(guān)注于一種用 于智能地管理信道的方法。本發(fā)明包括基于通過譜感測(cè)和通信協(xié)議討論的結(jié)果而獲得的信息來管理信道集 的構(gòu)思。本發(fā)明中作為存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)意指用于存儲(chǔ)信息的所有裝置，并且信道集 不意指特定的信道集，而是意指可以分類的所有可能信道集的范圍。在本發(fā)明中，用于管理信道集的參數(shù)類型包括(1)信道質(zhì)量的估計(jì)值、(2)信道占用的下一狀態(tài)的估計(jì)值、(3)基于有關(guān)信道興趣(interest ofchannel)和使用時(shí)間過去 記錄的統(tǒng)計(jì)值的信道空余狀態(tài)保持時(shí)間的估計(jì)值、和(4)被授權(quán)使用具體信道的現(xiàn)任用戶 (incumbent user)的出現(xiàn)概率。 本發(fā)明還包括向信道集管理所必需的信息給出加權(quán)值的構(gòu)思。本發(fā)明(1)可以通 過使用每個(gè)估計(jì)值的可靠性評(píng)估來給出所提出參數(shù)的加權(quán)值，(2)可以通過將其替換為現(xiàn) 任用戶的出現(xiàn)概率來使用信道占用狀態(tài)的估計(jì)值，(3)可以根據(jù)信道改變的起因來增加信 道質(zhì)量估計(jì)值的加權(quán)值，并且可以進(jìn)一步增加與信道空余狀態(tài)和信道占用狀態(tài)相關(guān)的估計(jì) 值的加權(quán)值，以及(4)可以當(dāng)計(jì)算空余保持時(shí)間的估計(jì)值時(shí)、隨著空余保持時(shí)間更接近于 當(dāng)前時(shí)間而增加加權(quán)值。所述信道集可以包括有效集(active set)、候選集、已占用集、和空集(nullset) 等。有效集是在認(rèn)知無線電(CR)系統(tǒng)或授權(quán)系統(tǒng)中、或者由授權(quán)用戶(現(xiàn)任用戶，諸如廣 播頻率中的TV或無線麥克風(fēng)等)當(dāng)前正在使用的信道的集合。候選集是可以用作有效集 的空余信道的集合。已占用集是由授權(quán)用戶當(dāng)前占用(使用)的信道的集合?？占遣粚?于上述集合中任何一個(gè)的信道集合，并且當(dāng)候選集的信道狀態(tài)不足(deficient)時(shí)，候選 集可以屬于空集。本發(fā)明聚焦于有效集、候選集、和空集的更新。換言之，當(dāng)信道情形改變時(shí)，可以將 屬于空集的信道重新分類為候選集，并且可以將屬于候選集的信道重新分類為空集或有效 集。因而，必須連續(xù)地執(zhí)行這種管理，使得CR系統(tǒng)可以快速且有效地選擇要改變的信道。為了執(zhí)行這種信道管理，必須確定關(guān)于信道分類的參考，并且必須根據(jù)該參考來 分類信道集；本發(fā)明提出要用作有關(guān)信道分類的參考的參數(shù)。圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于管理信道集的通信系統(tǒng)中的信息 流。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的用于信道集管理的信息包括通過感測(cè)信道而獲得的信息和在 通信協(xié)議過程中獲得的信息，并且將每種信息形成為數(shù)據(jù)庫(kù)(DB) 105，并由信道集管理器使用。信道集管理以譜感測(cè)而開始。傳感器101執(zhí)行每個(gè)信道的感測(cè)，獲得關(guān)于在對(duì)應(yīng) 的信道處是否檢測(cè)到授權(quán)用戶(現(xiàn)任用戶)的出現(xiàn)的信息、和關(guān)于授權(quán)用戶的類型的信息， 并且向DB 105傳送所獲得的信息?？梢詫鞲衅?01嵌入在將稍后描述的用于管理信道 集的系統(tǒng)中，或者可單獨(dú)地進(jìn)行安裝。DB 105記錄信道的細(xì)節(jié)(諸如，根據(jù)時(shí)間(諸如，感測(cè)時(shí)間)的信道占用狀態(tài)、信 道是否被占用、和信道占用系統(tǒng)的類型等)，并且存儲(chǔ)它們。另外，DB 105接收當(dāng)通過通信 協(xié)議103來傳送從傳感器101獲得的信息時(shí)所獲得的信道質(zhì)量信息(例如，信號(hào)與干擾加 噪聲比(SINR)信息)，將所接收的信道質(zhì)量信息與要在進(jìn)一步信道質(zhì)量評(píng)估中使用的數(shù)據(jù) (諸如，時(shí)間、信道、和SINR等)進(jìn)行匹配，并且存儲(chǔ)它們。信道集管理器107基于通過在DB 105上累積的信息所預(yù)測(cè)的每個(gè)信道的信道質(zhì) 量和信道狀態(tài)來向每個(gè)信道給出優(yōu)先級(jí)，由此管理信道集。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于管理信道集的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意性框圖。參考圖 2，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的用于管理信道集的系統(tǒng)包括DB 210、信道預(yù)測(cè)器230、可靠性 確定單元250、信道集管理器270、和譜管理器290。DB 210是用于存儲(chǔ)關(guān)于相應(yīng)信道的、通過譜感測(cè)和通信協(xié)議而獲得的信道信息的存儲(chǔ)裝置。DB 210可以保留根據(jù)時(shí)間和信道的、通過譜感測(cè)和通信協(xié)議而獲得的信道信息。 例如，DB 210可以是CR系統(tǒng)中的無線電環(huán)境地圖(REM)。REM提供當(dāng)前和過去的無線電環(huán) 境信息，并且支持用于表征信道使用圖案(pattern)、用于基于現(xiàn)有知識(shí)來執(zhí)行譜感測(cè)并且 用于支持網(wǎng)絡(luò)的CR功能。REM可以包括地理信息DB、策略和規(guī)則DB、服務(wù)DB、過去執(zhí)行的 記錄DB、和無線電傳送/接收DB等。信道預(yù) 測(cè)器230包括信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231、信道質(zhì)量評(píng)估器233、空余保持時(shí)間估 計(jì)器235、和現(xiàn)任用戶(IU)出現(xiàn)概率計(jì)算器237。信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231從DB 210接收通過譜感測(cè)而獲得的信息，諸如感測(cè)時(shí)間、信 道、占用狀態(tài)、和占用系統(tǒng)的類型等。信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231基于所輸入的信息來對(duì)每個(gè)信道 的信道占用圖案進(jìn)行建模。信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231通過建模來計(jì)算每個(gè)信道的下一狀態(tài)是否 為空白(empty)、或者授權(quán)用戶的出現(xiàn)概率是否為高，并且向信道集管理器270提供所述概率值。信道質(zhì)量評(píng)估器233通過使用當(dāng)前所檢驗(yàn)的每個(gè)信道的過去記錄來評(píng)估信道質(zhì) 量。為了評(píng)估信道質(zhì)量，必須在DB 210中包括用于評(píng)估信道質(zhì)量的足夠信息。基本上，有 用的是，在DB 210中包括用于相同時(shí)間和位置處的信道質(zhì)量評(píng)估的信息。當(dāng)確定了不使用 充足信息來執(zhí)行信道質(zhì)量評(píng)估時(shí)，信道集管理器270可以向信道質(zhì)量評(píng)估信息提供低的加 權(quán)值?？沼啾３謺r(shí)間估計(jì)器235基于有關(guān)每個(gè)過去時(shí)間段中從要估計(jì)的特定時(shí)間到信 道占用開始時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)值，來估計(jì)每個(gè)信道的空余保持時(shí)間。圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的估計(jì)空余保持時(shí)間的操作。通過使用等式1來表 達(dá)該方法的構(gòu)思。 其中，T是要估計(jì)的特定時(shí)間，period(P)是一個(gè)周期，而PassecLperiod是過去的 周期，并且N是總周期數(shù)目。確定了在過去的一個(gè)周期期間對(duì)應(yīng)的信道從時(shí)間T開始空白了多長(zhǎng)時(shí)間。然而， 信道在相同的持續(xù)時(shí)間中總是空白的概率很低。因而，在本發(fā)明中，計(jì)算從過去時(shí)間周期內(nèi) 與特定時(shí)間T對(duì)應(yīng)的時(shí)間(諸如，在該特定時(shí)間之前一個(gè)周期的時(shí)間T-P、在該特定時(shí)間之
前兩個(gè)周期的時(shí)間T-2P........和在該特定時(shí)間之前η個(gè)周期的時(shí)間Τ-ηΡ)到信道占用
開始時(shí)間的空白時(shí)間t pty，并且通過使用空白時(shí)間的統(tǒng)計(jì)值來計(jì)算每個(gè)信道的空余保持時(shí) 間。在此情況下，(Passed periocW)—1是用于向更接近于當(dāng)前時(shí)間的周期給出更高加權(quán)值 的部分，并且乘以tempty是用于執(zhí)行歸一化。現(xiàn)任用戶(IU)出現(xiàn)概率計(jì)算器237計(jì)算并提供授權(quán)用戶在當(dāng)前時(shí)間(要估計(jì)的 特定時(shí)間)之前多么頻繁地出現(xiàn)的概率。IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237是用于非常簡(jiǎn)單地計(jì)算該 概率的部分，并且信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的結(jié)果包括該概率。因而，一般地，IU出現(xiàn)概率計(jì)算 器237不具有大的加權(quán)值，或者可以不進(jìn)行使用。當(dāng)將關(guān)于信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的結(jié)果的 可靠性評(píng)估為低時(shí)，IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237可以被替換并且用于計(jì)算IU出現(xiàn)概率?？梢?通過[IU出現(xiàn)頻率/總體時(shí)間長(zhǎng)度]來計(jì)算特定時(shí)間處的IU出現(xiàn)概率Pf?？梢元?dú)立地執(zhí)行信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231、信道質(zhì)量評(píng)估器233、空余保持時(shí)間估計(jì)器235、和IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237的計(jì)算。可靠性確定單元250評(píng)估有關(guān)從構(gòu)成了信道預(yù)測(cè)器230的部分的信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器 231、信道質(zhì)量評(píng)估器233、空余保持時(shí)間估計(jì)器235、和IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237輸出的預(yù)測(cè) 結(jié)果的可靠性。如圖2所圖示的，可以獨(dú)立地構(gòu)成可靠性確定單元250，或者將其構(gòu)成為信 道預(yù)測(cè)器230或信道集管理器270的一個(gè)元件。可以將可靠性確定單元250設(shè)計(jì)為評(píng)估 僅僅有關(guān)信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性。例如，當(dāng)將隱馬爾可夫模型(Hidden MarkovModel)用于信道狀態(tài)預(yù)測(cè)時(shí)，該算法可以使用對(duì)數(shù)似然值(Log Likelihoodvalue) 來確定預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性。信道集管理器270具有對(duì)關(guān)于由信道預(yù)測(cè)器230輸出的預(yù)測(cè)結(jié)果的信息進(jìn)行綜合 并且根據(jù)優(yōu)先級(jí)來排列所綜合的信息的功能。當(dāng)綜合所述信息時(shí)，信道集管理器270通過 參考由可靠性確定單元250獲得的可靠性信息和信道質(zhì)量DB的信息的數(shù)量，來確定每個(gè)預(yù) 測(cè)結(jié)果的加權(quán)值。信道集管理器270可以根據(jù)每個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果的重要性來確定加權(quán)值。另 外，信道集管理器270可以根據(jù)信道改變的起因來向預(yù)測(cè)信道質(zhì)量或信道狀態(tài)的結(jié)果給出 相對(duì)高的加權(quán)值，可以基于所述加權(quán)值來計(jì)算有關(guān)每個(gè)信道的得分，并且可以根據(jù)所計(jì)算 的得分來給出優(yōu)先級(jí)。當(dāng)關(guān)于信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性低時(shí)，信道集管理 器270可以使用IU出現(xiàn)概率計(jì)算機(jī)237的預(yù)測(cè)結(jié)果，而不是信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的預(yù)測(cè)結(jié) 果。當(dāng)向想要改變信道的用戶分配具有最高優(yōu)先級(jí)的信道時(shí)，信道集管理器270更新信道 集。譜管理器290從由信道集管理器270給出了優(yōu)先級(jí)的空余信道集的列表之中選擇 具有最高優(yōu)先級(jí)的信道，由此向想要改變信道的用戶分配具有最高優(yōu)先級(jí)的信道。圖4是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的方法 的流程圖。將省略與用于管理信道集的系統(tǒng)的描述重復(fù)的細(xì)節(jié)的詳細(xì)描述。參考圖4，根據(jù)本發(fā)明本實(shí)施例的用于管理信道集的方法包括基于通過譜感測(cè) 和通信協(xié)議而獲得的信道信息來預(yù)測(cè)空余信道的信道質(zhì)量和信道狀態(tài)；評(píng)估關(guān)于預(yù)測(cè)結(jié)果 的可靠性，并且基于可靠性來向該空余信道給出優(yōu)先級(jí)。首先，用于管理信道集的系統(tǒng)通過譜感測(cè)來接收關(guān)于當(dāng)前信道的新信息，并且如 果請(qǐng)求了信道改變或者確定了信道集的更新是必需的，則作為分析所輸入信息的結(jié)果，該 系統(tǒng)請(qǐng)求空余信道的信息。在操作S410中，選擇用于信道改變的候選信道，并且輸入關(guān)于每個(gè)候選信道的當(dāng)
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刖信道fe息。在操作S420中，根據(jù)所輸入的信息來確定每個(gè)信道是否為空白，并且如果正在使 用該信道，則在操作S410中輸入關(guān)于其他信道的信息。如果該信道為空白，則在操作S430中從該DB輸入該信道的過去信道信息。該DB 保留針對(duì)相應(yīng)時(shí)間和信道的通過譜感測(cè)和通信協(xié)議而獲得的信道信息。在操作S440至S480中，諸如信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231、信道質(zhì)量評(píng)估器233、IU出現(xiàn) 概率計(jì)算器237、和空余保持時(shí)間評(píng)估器235等之類的每個(gè)模塊分別從該DB接收每個(gè)必需 信息，并且預(yù)測(cè)信道質(zhì)量和信道狀態(tài)。在操作S440中，信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231對(duì)每個(gè)信道的占用圖案進(jìn)行建模，并且計(jì)算 每個(gè)信道的IU出現(xiàn)的概率。在操作S450中，信道質(zhì)量評(píng)估器233基于關(guān)于每個(gè)信道質(zhì)量的信息(例如，SINR)來評(píng)估信道的質(zhì)量。在操作S460中，空余保持時(shí)間估計(jì)器235基于 每個(gè)過去時(shí)間周期內(nèi)從與估計(jì)時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間到信道占用開始時(shí)間的空余保持時(shí)間，來估 計(jì)每個(gè)信道的空余保持時(shí)間。在操作S470中，IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237基于IU出現(xiàn)頻率來 計(jì)算每個(gè)信道的IU出現(xiàn)的概率?？梢栽跊]有預(yù)定順序的情況下獨(dú)立地執(zhí)行每個(gè)模塊的計(jì)算。在操作S480中，評(píng)估關(guān)于由每個(gè)模塊計(jì)算的每個(gè)值的可靠性。在操作S490中，根據(jù)可靠性來向每個(gè)所計(jì)算的值給出加權(quán)值，以計(jì)算信道得分， 并且根據(jù)該信道得分來確定每個(gè)信道的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)向每個(gè)所計(jì)算的值給出加權(quán)值時(shí)，可以 根據(jù)系統(tǒng)環(huán)境和條件來另外地考慮每個(gè)模塊的所計(jì)算值的重要性、存在什么信道質(zhì)量信息 或信道狀態(tài)信息、和信道改變的起因等。作為加權(quán)值使用的示例，如等式2所示，當(dāng)信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的可靠性低時(shí)，可 以向由IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237計(jì)算的值給出高的加權(quán)值，并且可向由信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231 計(jì)算的值給出低的加權(quán)值。信道得分=WlaX信道預(yù)測(cè)+WlbXIU出現(xiàn)概率+W2X信道質(zhì)量+W3X保持時(shí)間 (其中，Wla < Wlb). . . (2)作為加權(quán)值使用的另一示例，如等式3所示，當(dāng)信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的可靠性低 時(shí)，可以僅僅向由IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237計(jì)算的值、而不是由信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的計(jì)算 值給出加權(quán)值，并且如等式4所示，當(dāng)信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231的可靠性高時(shí)，可以僅僅向由信 道狀態(tài)預(yù)測(cè)器231計(jì)算的值給出加權(quán)值，而不使用由IU出現(xiàn)概率計(jì)算器237獲得的計(jì)算值。信道得分=Wl X保持時(shí)間+W2 X信道質(zhì)量+W3 X IU出現(xiàn)概率...(3)信道得分=WlX信道預(yù)測(cè)+W2X信道質(zhì)量+W3X保持時(shí)間...(4)可以將本發(fā)明使用在用于動(dòng)態(tài)地分配信道的通信系統(tǒng)中。例如，假設(shè)存在具有6MHz帶寬的從1到15總共15個(gè)信道、并且用于動(dòng)態(tài)地分配信 道的通信系統(tǒng)正在由占用信道9使用。在該通信系統(tǒng)連續(xù)地檢查信道質(zhì)量的時(shí)候，獲得信 道質(zhì)量已突然變得不足的分析結(jié)果。在此情況下，信道集管理器270的操作是必需的。該 通信系統(tǒng)需要用于信道改變的信道列表。在這點(diǎn)上，用于信道改變的信道必須具有其中IU 不頻繁出現(xiàn)的良好信道質(zhì)量。因而，信道集管理器搜索當(dāng)前空白的信道1、2、3、7、11、12、和13，并且檢查所述7 個(gè)信道的過去記錄?；谒鲞^去記錄來執(zhí)行信道質(zhì)量和關(guān)于信道空白了多長(zhǎng)時(shí)間的估 計(jì)、或者關(guān)于下一狀態(tài)是否可能為空白狀態(tài)的估計(jì)。通過基于所述估計(jì)結(jié)果來對(duì)所述7個(gè) 信道給出優(yōu)先級(jí)而向管理通信協(xié)議的部分提供信息，使得通信系統(tǒng)移動(dòng)到具有最高優(yōu)先級(jí) 的信道11。另外，即使當(dāng)信道質(zhì)量突然變得不足并且IU出現(xiàn)在由用戶的通信系統(tǒng)占用的信 道處時(shí)，也使用上述方法，使得可以提供用于信道改變的信道列表。圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例而實(shí)現(xiàn)的仿真器。參考圖5，塊510表示在其上顯示 了有關(guān)15個(gè)信道的感測(cè)結(jié)果的屏幕，其中綠色條形指示想要使用信道的用戶的信道占用 的狀態(tài)，而紅色條形指示授權(quán)用戶的信道占用的狀態(tài)。大的條形指示TV，而小的條形指示無 線麥克風(fēng)。塊520表示在其上顯示了對(duì)應(yīng)信道的質(zhì)量的屏幕，并且塊540表示在其上顯示了信道的歷史的屏幕，其中只要執(zhí)行感測(cè)就更新該屏幕并且連續(xù)地存 儲(chǔ)該屏幕。塊550基 于所存儲(chǔ)的記錄來提供所計(jì)算的IU出現(xiàn)概率。另外，盡管未示出，但是在內(nèi)部執(zhí)行信道狀 態(tài)預(yù)測(cè)和信道質(zhì)量評(píng)估。通過所有的過程，可以將信道集列表制成塊530，并且向負(fù)責(zé)通信 協(xié)議的部分傳送該信道集列表，并且將其用于確定用于該用戶的特定信道。還可以將本發(fā)明實(shí)施為計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀記 錄介質(zhì)是可以存儲(chǔ)其后可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄 介質(zhì)的示例包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤、光數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)裝置、和載波(諸如，通過因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳送)。還可以在網(wǎng)絡(luò)耦接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上分布 計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，使得以分布式的方式來存儲(chǔ)并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼。同樣地，本發(fā)明 所屬領(lǐng)域的技術(shù)程序員可以容易地理解用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能程序、代碼、和代碼段。根據(jù)本發(fā)明，通過譜感測(cè)和通信協(xié)議的結(jié)果來獲得用于為動(dòng)態(tài)改變頻率的系統(tǒng)確 定要移動(dòng)的適當(dāng)頻率的必需信息，并且提供所述信息，使得對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)可以選擇最優(yōu)的移 動(dòng)信道。另外，根據(jù)本發(fā)明，預(yù)測(cè)信道狀態(tài)和質(zhì)量，并且根據(jù)所述預(yù)測(cè)值的可靠性來向所預(yù) 測(cè)的信道狀態(tài)和質(zhì)量給出加權(quán)值，以確定可用信道的優(yōu)先級(jí)，從而分配信道，使得可能進(jìn)行 更加可靠的信道選擇。另外，根據(jù)本發(fā)明，用于動(dòng)態(tài)分配頻率或信道的CR通信系統(tǒng)規(guī)則地管理空余信 道，從而向空余信道的使用設(shè)置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)，使得可以有效地管理信道集。本發(fā)明可以用作需要信道或頻率改變的所有領(lǐng)域中的核心元件。盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技 術(shù)人員將理解，可以在其中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變，而不脫離由所附權(quán)利要求限定 的本發(fā)明的精神和范圍。所述優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)該僅僅以描述性意義來考慮，而不應(yīng)該用于限 制目的。因此，本發(fā)明的范圍并非通過本發(fā)明的詳細(xì)描述、而是通過所附權(quán)利要求來限定， 并且該范圍內(nèi)的所有差異將被理解為包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
一種用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信道預(yù)測(cè)器，用于基于通過譜感測(cè)和通信協(xié)議而獲得的信道信息來預(yù)測(cè)有關(guān)空余信道的信道狀態(tài)和信道質(zhì)量；可靠性確定單元，用于評(píng)估關(guān)于預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性；以及信道集管理器，用于基于所評(píng)估的可靠性來向該空余信道給出優(yōu)先級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該信道預(yù)測(cè)器包括信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器，用于對(duì)空余信道的占用圖案進(jìn)行建模，以計(jì)算被授權(quán)進(jìn)行信道使用 的現(xiàn)任用戶(IU)在該信道上出現(xiàn)的概率；信道質(zhì)量評(píng)估器，用于評(píng)估空余信道的質(zhì)量；以及空余保持時(shí)間估計(jì)器，用于基于關(guān)于在空余信道的每個(gè)過去時(shí)間周期內(nèi)從特定時(shí)間到 信道占用開始時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)值，來估計(jì)空余保持時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中該信道預(yù)測(cè)器還包括IU出現(xiàn)概率計(jì)算器，用于基于空 余信道的IU出現(xiàn)頻率來計(jì)算IU出現(xiàn)的概率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中該空余保持時(shí)間估計(jì)器通過向更接近于當(dāng)前時(shí)間的時(shí) 間周期給出高加權(quán)值來估計(jì)空余保持時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中如果向想要移動(dòng)信道的用戶分配具有最高優(yōu)先級(jí)的信 道，則該信道集管理器更新信道集。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該信道集管理器通過基于該可靠性來給出加權(quán)值來計(jì) 算關(guān)于空余信道的得分，并且基于所計(jì)算的得分來給出優(yōu)先級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該信道集管理器通過根據(jù)信道改變的起因而對(duì)信道質(zhì) 量或信道狀態(tài)的預(yù)測(cè)結(jié)果給出相對(duì)高的加權(quán)值來計(jì)算關(guān)于空余信道的得分，并且基于所計(jì) 算的得分來給出優(yōu)先級(jí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中如果關(guān)于該信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器的預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性低， 則該信道集管理器使用該IU出現(xiàn)概率計(jì)算器的預(yù)測(cè)結(jié)果，而不是該信道狀態(tài)預(yù)測(cè)器的預(yù) 測(cè)結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)根據(jù)時(shí)間和信道的、通過譜感 測(cè)或通信協(xié)議而獲得的信道信息。
10.一種用于管理信道集以進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配的方法，該方法包括基于通過譜感測(cè)和通信協(xié)議而獲得的信道信息來預(yù)測(cè)有關(guān)空余信道的信道狀態(tài)和信 道質(zhì)量；評(píng)估關(guān)于預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性；以及基于所評(píng)估的可靠性來向該空余信道給出優(yōu)先級(jí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述預(yù)測(cè)信道狀態(tài)和信道質(zhì)量的步驟包括對(duì)空余信道的占用圖案進(jìn)行建模，以計(jì)算被授權(quán)進(jìn)行信道使用的現(xiàn)任用戶(IU)在該 信道上出現(xiàn)的概率；評(píng)估空余信道的質(zhì)量；以及基于關(guān)于空余信道的每個(gè)過去時(shí)間周期內(nèi)從特定時(shí)間到信道占用開始時(shí)間的持續(xù)時(shí) 間的統(tǒng)計(jì)值，來估計(jì)空余保持時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述預(yù)測(cè)信道狀態(tài)和信道質(zhì)量的步驟還包括基于空余信道的IU出現(xiàn)頻率來計(jì)算IU出現(xiàn)的概率。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該估計(jì)空余保持時(shí)間的步驟包括通過向更接近于 當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間周期給出高加權(quán)值來估計(jì)空余保持時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括如果向想要移動(dòng)信道的用戶分配具有最高優(yōu)先 級(jí)的信道，則更新信道集。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該給出優(yōu)先級(jí)的步驟包括通過基于該可靠性來給 出加權(quán)值來計(jì)算關(guān)于空余信道的得分，并且基于所計(jì)算的得分來給出優(yōu)先級(jí)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述給出優(yōu)先級(jí)的步驟包括通過根據(jù)信道改變的 起因而對(duì)信道質(zhì)量或信道狀態(tài)的預(yù)測(cè)結(jié)果給出相對(duì)高的加權(quán)值來計(jì)算關(guān)于空余信道的得 分，并且基于所計(jì)算的得分來給出優(yōu)先級(jí)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，如果關(guān)于通過對(duì)占用圖案進(jìn)行建模而得到的IU出 現(xiàn)概率的可靠性低，則在所述給出優(yōu)先級(jí)的步驟中使用基于IU出現(xiàn)頻率而計(jì)算的IU出現(xiàn) 概率。
全文摘要
提供了一種用于在認(rèn)知無線電(CR)通信系統(tǒng)中管理信道集的方法和設(shè)備。用于動(dòng)態(tài)分配頻率或信道的CR通信系統(tǒng)規(guī)則地管理空余信道，從而向空余信道的使用設(shè)置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)，使得可以有效地管理信道集。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101849374SQ200880114740
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者宋明善, 樸倉(cāng)賢, 林宣旻, 金相源 申請(qǐng)人:韓國(guó)電子通信研究院