專利名稱：與頻譜感知有關(guān)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，更具體地，涉及該領(lǐng)域中基于協(xié)作頻譜感知的頻譜利 用的部分。
背景技術(shù)：
近期的研究表明，無(wú)線頻譜的使用通常嚴(yán)重不足。其中的一個(gè)關(guān)鍵因素在于當(dāng)前 的頻譜許可系統(tǒng)。即，無(wú)線頻譜的某個(gè)部分被許可給一方，例如無(wú)線通信系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)商，該 方被給予使用無(wú)線頻率的該部分的絕對(duì)權(quán)利。例如，即使許可了有用頻譜的大部分，一些 測(cè)量(例如，參見(jiàn) T. Erpek, K. Steadman, D. Jones，“Spectrum Occupancy Measurements Dublin，Ireland，Collected On April 16-18，2007，，，Shared Spectrum Company Report， 2007)表明，該頻譜的某些部分嚴(yán)重利用不足。因此，無(wú)線頻譜的更加靈活的使用成為熱點(diǎn) 研究主題，其目的在于優(yōu)化(即，最大化)可用無(wú)線頻譜的使用。規(guī)程提出的一種方法是向 被許可人(主要用戶)許可頻譜，同時(shí)在并不會(huì)對(duì)主要用戶的系統(tǒng)工作引入有害干擾的條 件下允許其它用戶(次要用戶)使用所許可的頻段。正在討論的另一種方法是必須在多個(gè) 用戶之間以等同權(quán)利共享完全未許可的頻譜。正努力開(kāi)發(fā)新的概念和術(shù)語(yǔ)，以引入對(duì)無(wú)線頻譜的更加靈活且有效的使用。一個(gè)新的術(shù)語(yǔ)是動(dòng)態(tài)頻譜接入，其描述了頻譜接入，其中無(wú)線單元并不局限于僅 使用特定頻譜段(例如他們的許可頻譜)，而是基于諸如估計(jì)的吞吐量和延遲需求、頻譜可 用性等條件來(lái)適配他們所使用的頻譜。例如，自身的許可頻譜內(nèi)的負(fù)載較高的蜂窩系統(tǒng)可 以動(dòng)態(tài)地接入某些其它被許可人擁有的頻譜段，以臨時(shí)增加其吞吐量，只要該蜂窩系統(tǒng)不 會(huì)對(duì)主要系統(tǒng)引起不可接受的干擾，或者通信節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)可以基于當(dāng)前頻譜條件來(lái)改變其 工作頻率?？赡艿兀瑒?dòng)態(tài)頻譜接入可以實(shí)現(xiàn)有限資源的更加高效的使用，無(wú)線頻譜就是有限 資源。這是因?yàn)?，多個(gè)系統(tǒng)將共享相同的資源，從而當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)僅需要少量的頻譜時(shí)，經(jīng)歷 較高負(fù)載的其它系統(tǒng)可以利用更寬的帶寬。一個(gè)重要的概念是按需頻譜(spectrum-on-demand)，這意味著，在被觸發(fā)時(shí)，無(wú)線 節(jié)點(diǎn)僅作為未許可(或者次要)用戶在頻譜段內(nèi)操作。無(wú)線節(jié)點(diǎn)發(fā)起通過(guò)未許可頻段的通 信的一個(gè)原因可以是許可的頻段(如果有的話)無(wú)法滿足所需需求。例如，可能在中央站 點(diǎn)的峰值負(fù)載時(shí)間、在例如音樂(lè)會(huì)或運(yùn)動(dòng)賽事的特殊事件期間、或者當(dāng)相同小區(qū)內(nèi)的多個(gè) 用戶中的每個(gè)均需要較高帶寬時(shí)，出現(xiàn)這種事件。按需頻譜場(chǎng)景通?；诰W(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)而稍有不同，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以是集中的和分散 的(自主的)。集中網(wǎng)絡(luò)具有主要(或中央)節(jié)點(diǎn)，主要節(jié)點(diǎn)具有對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制功能。集中網(wǎng)絡(luò) 的示例是當(dāng)前針對(duì)移動(dòng)通信采用的通用蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其中，主要節(jié)點(diǎn)(典型地為基站(BQ)處 理與小區(qū)內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)(用戶設(shè)備(UE))的所有通信。集中網(wǎng)絡(luò)的另一示例是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)， 其中，主控節(jié)點(diǎn)(可以將其功能賦予并轉(zhuǎn)交給網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn))具有調(diào)節(jié)其它節(jié)點(diǎn)的功 能。4
在分散網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)在本質(zhì)上是等同的(即，沒(méi)有節(jié)點(diǎn)可以控制另一節(jié)點(diǎn)的 操作)并且自主地操作和通信。根據(jù)預(yù)定規(guī)則或慣例來(lái)執(zhí)行頻譜使用。如果節(jié)點(diǎn)感受到增 加帶寬的需求，則如果相鄰節(jié)點(diǎn)愿意減少他們的頻譜使用，該節(jié)點(diǎn)可以增加其對(duì)共享頻譜 的使用?？蛇x地，節(jié)點(diǎn)可以設(shè)法檢測(cè)并接入未使用的頻譜(并不一定要與其它節(jié)點(diǎn)共享)， 以滿足需求。與集中和分散網(wǎng)絡(luò)(一般而言還有動(dòng)態(tài)頻譜接入)有關(guān)的概念是所謂的頻譜感知 (下面稱為“感知”)。感知是通過(guò)監(jiān)控?zé)o線傳輸來(lái)確定例如特定頻譜段當(dāng)前是否至少部分 地可供使用的動(dòng)作。也即，感知是發(fā)現(xiàn)可以以動(dòng)態(tài)且可能次要的方式接入的頻譜機(jī)會(huì)(例 如各種形式的無(wú)線資源)的方法。參與感知的設(shè)備通常被稱為感知器。諸如用戶設(shè)備和基 站之類的各種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以用作感知器。由于通過(guò)感知識(shí)別的頻譜機(jī)會(huì)可以在某種程度 上看作是不可靠的，它們可以用于被認(rèn)為在時(shí)間上不嚴(yán)格的傳輸。例如，在 A. Ghasemi, E. S. Sousa, "Opportunistic Spectrum Access in Fading Channels Through Collaborative Sensing,"Journal of Communications,vol. 2,no. 2, pp. 71-82, March 2007中表明，針對(duì)高可靠性，需要至少在某種程度上感受到不相關(guān)衰落 (關(guān)于感知所施加于其上的可能信號(hào))的多個(gè)感知器。這是因?yàn)?，單個(gè)感知器可能處于強(qiáng)衰 落中，使得其幾乎不可能檢測(cè)到頻譜資源的當(dāng)前使用。因此，通常提倡應(yīng)該以包括多個(gè)感知 器的協(xié)作方式來(lái)執(zhí)行感知。當(dāng)前的研究主要關(guān)注于提供使用協(xié)作感知來(lái)檢測(cè)頻譜機(jī)會(huì)的方法。然而， 幾乎沒(méi)有對(duì)如何選擇將參與協(xié)作感知的感知器的研究。在S. M. Mishra, A. Sahai， R. W. Brodersen, "Cooperative Sensing among Cognitive Radios，，，IEEE Intl. Conf. on Communication, Vol. 4, June 2006 pp. 1658-1663 中對(duì)“距離擴(kuò)展”的概念進(jìn)行了論述。其 中，論述了與協(xié)作感知中包括的感知器的數(shù)目和最遠(yuǎn)感知器之間的直線距離有關(guān)的感知性 能。該文章表明，一旦特定數(shù)目的感知器參與到協(xié)作感知中，則添加更多的感知器僅能夠微 弱地改善感知性能。然而，缺陷在于，布局主要受限于直線。執(zhí)行頻譜感知的感知器當(dāng)然將耗盡整個(gè)系統(tǒng)資源。例如，感知器將針對(duì)其接收機(jī) 和基帶電路使用能源，并因此將減少電池壽命，并且感知處理將消耗處理能力。此外，感知 器通常需要以某種方式報(bào)告其感知結(jié)果，而這需要附加的通信資源。因此，希望在感知中使 用盡可能少的感知器，但仍然具有足夠數(shù)目以使得感知可靠。在這種意義上，要使用的感知 器的數(shù)目是高可靠性的感知和對(duì)參與感知器的資源(例如電池容量)的低或合理的需求以 及通信系統(tǒng)中的傳輸開(kāi)銷之間的折衷。因此，需要能夠以適當(dāng)?shù)仄胶膺@些沖突的“最佳”方 式來(lái)選擇參與協(xié)作感知的感知器。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是克服或至少緩和了上述難點(diǎn)中的至少一個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，以用于設(shè)備的方法實(shí)現(xiàn)了上述目的，其中，該設(shè)備首先接 收參與協(xié)作頻譜感知的邀請(qǐng)。響應(yīng)于邀請(qǐng)，該設(shè)備針對(duì)是否參與協(xié)作頻譜感知做出自主決 定。該決定在如下意義上是自主的并不強(qiáng)制設(shè)備參與邀請(qǐng)所涉及的協(xié)作頻譜感知。因此， 該設(shè)備可以決定參與或者決定不參與。然而，如果確定要參與邀請(qǐng)所涉及的協(xié)作頻譜感知， 則執(zhí)行頻譜感知。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，以執(zhí)行上述方法的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了上述目的。具體地，該設(shè)備 可以包括通信單元，用于接收參與協(xié)作頻譜感知的邀請(qǐng)；以及決定單元，被配置為針對(duì)是 否參與協(xié)作頻譜感知做出自主決定。利用上述方法，感知器選擇變?yōu)椤胺植际降摹?，即，由設(shè)備自身來(lái)決定參與協(xié)作感 知，而不是例如由中央實(shí)體來(lái)確定哪些設(shè)備應(yīng)該用作協(xié)作頻譜感知中的感知器。一個(gè)優(yōu)點(diǎn) 在于，感知器選擇所需的信令量可以保持為最小，從而節(jié)約了通信資源。然而，如果要進(jìn)行 感知器參與的中央判決，則必須執(zhí)行附加查詢以找到協(xié)作頻譜感知的候選設(shè)備，該查詢當(dāng) 然需要中央實(shí)體和可能的感知器設(shè)備之間的附加信令。此外，在特定實(shí)施例中，可以基于各種形式的信息來(lái)做出自主決定，這些信息可以 包括所針對(duì)的設(shè)備特有的信息。例如，這種信息可以包括以下中的任意一個(gè)與電池狀態(tài)有 關(guān)的信息；與以前參與協(xié)作感知有關(guān)的信息；與鄰近的感知器有關(guān)的信息；與已被邀請(qǐng)參 與協(xié)作頻譜感知的實(shí)體的總數(shù)目有關(guān)的信息；以及與參與協(xié)作頻譜感知的實(shí)體的希望數(shù)目 有關(guān)的信息。這些實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，該設(shè)備可以僅在條件對(duì)于該特定設(shè)備而言有利時(shí)才 決定參與協(xié)作頻譜感知。例如，當(dāng)參與協(xié)作頻譜感知將在資源(例如電池容量)方面對(duì)設(shè) 備產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)呢?fù)擔(dān)時(shí)，該設(shè)備可以決定不參與。在這種實(shí)施例中，以在將僅針對(duì)協(xié)作頻譜 感知考慮系統(tǒng)資源的意義上有利的方式來(lái)執(zhí)行協(xié)作感知，這是最方便的，并從而實(shí)現(xiàn)了整 體系統(tǒng)資源的最佳使用。此外，在特定實(shí)施例中，該設(shè)備可以以概率方式針對(duì)是否參與協(xié)作感知做出自主 決定。也即，該設(shè)備基于隨機(jī)過(guò)程來(lái)確定是否參與協(xié)作感知。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，提供了一 種特別有效的方式，在希望獲得足夠數(shù)目的感知器以參與協(xié)作感知以及希望限制協(xié)作感知 對(duì)系統(tǒng)資源所引起的整體負(fù)擔(dān)之間實(shí)現(xiàn)平衡。相反，如果僅僅基于確定性準(zhǔn)則來(lái)確定參與， 則可能出現(xiàn)多數(shù)感知器當(dāng)前具有較少資源、并因此決定不參與感知的情況。結(jié)果可能是太 少的感知器參與協(xié)作感知，因此感知變得不可靠。另一方面，如果多數(shù)感知器當(dāng)前具有較多 資源，則可能出現(xiàn)不必要的大量感知器參與感知的情況，這因此將耗盡比提供可靠感知所 需的系統(tǒng)資源更多的整體系統(tǒng)資源。利用概率方法，可以在很大程度上避免這兩種極端情 況。通過(guò)基于每個(gè)設(shè)備特定的條件來(lái)進(jìn)行隨機(jī)過(guò)程，仍然可以考慮每個(gè)設(shè)備特定的條件。現(xiàn)在將使用示例性實(shí)施例并參考附圖來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到，其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以與本發(fā)明的這些示意實(shí)施例相關(guān)聯(lián)。


圖1是示出了可以應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的示例性按需頻譜情形的示意網(wǎng)絡(luò)框圖。圖2是示出了圖1所示的網(wǎng)絡(luò)情形中的按需頻譜操作的頻率時(shí)間圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的協(xié)作頻譜感知操作的流程圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、參與協(xié)作頻譜感知的概率確定的流程圖。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、參與協(xié)作頻譜感知的概率確定的流程圖。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、特定概率函數(shù)的選擇的圖。圖7是示出了示例性的概率密度函數(shù)的圖。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的迭代產(chǎn)生的概率函數(shù)的原理圖。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感知器設(shè)備的方框圖。
圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感知器設(shè)備的方框圖。圖11是概括了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的概率函數(shù)選擇的一些示例的表。
具體實(shí)施例方式圖1是示出了可以應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)僅用于示意的按需頻譜情形的示意 網(wǎng)絡(luò)框圖。在圖中，存在兩個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)Sl和S2，具有相交的覆蓋區(qū)域。這里，作為示 例，系統(tǒng)Sl是電視廣播系統(tǒng)，由兩個(gè)廣播天線Pl和P2示意表示，系統(tǒng)S2是蜂窩無(wú)線通信 系統(tǒng)，由兩個(gè)基站BSl和BS2示意表示，基站BSl和BS2分別提供了在小區(qū)Cl和C2中的無(wú) 線覆蓋。還示出了由系統(tǒng)S2服務(wù)的多個(gè)用戶設(shè)備(UE)。系統(tǒng)Sl具有針對(duì)頻譜段Bl的許 可。然而，具有針對(duì)另一頻譜段B2的許可的系統(tǒng)S2也想要能夠利用頻譜段Bl中的頻譜機(jī) 會(huì)。因此，系統(tǒng)S2具有可靠的頻譜段B2，在頻譜段B2中，其可以調(diào)度所有控制信令以及數(shù) 據(jù)和其它形式的通信。同時(shí)，如果需要或者希望，則系統(tǒng)B2可以選擇以通過(guò)作為次要用戶 使用更加不可靠的頻譜段Bi，來(lái)臨時(shí)擴(kuò)展其可用頻譜。只要關(guān)于頻譜段B2的帶寬，系統(tǒng)S2 的系統(tǒng)負(fù)載較低，則系統(tǒng)S2可以不必使用頻譜段Bl中的資源。然而，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載變高時(shí)， 系統(tǒng)S2可以例如針對(duì)時(shí)間不嚴(yán)格的傳輸(例如大文件傳送等)使用頻譜段Bi。因此，系統(tǒng) S2需要形成對(duì)頻譜段B中存在的頻譜機(jī)會(huì)的認(rèn)知，即頻譜段Bl中系統(tǒng)Sl或者在頻譜段Bl 中作為次要用戶操作的任意其它系統(tǒng)當(dāng)前未使用的無(wú)線資源(例如，時(shí)間/頻率資源或代 碼)。然而，這里，假定系統(tǒng)Sl并不直接給系統(tǒng)S2提供與頻譜段Bl中的頻譜機(jī)會(huì)有關(guān)的信 息。因此，系統(tǒng)S2必須通過(guò)感知來(lái)自己檢測(cè)機(jī)會(huì)。如果系統(tǒng)S2確信頻譜段Bl中存在當(dāng)前 未被使用的資源，則系統(tǒng)S2可以選擇將這些資源用于其自身的業(yè)務(wù)。圖2是提供了應(yīng)用于圖1所示的網(wǎng)絡(luò)情形中的按需頻譜操作的示例的頻率時(shí)間 圖。在時(shí)間tl，在被許可的頻譜段Bl被完全利用時(shí)，系統(tǒng)S2經(jīng)歷了增長(zhǎng)的頻譜需求。系統(tǒng) S2開(kāi)始感知頻段Bi，搜索頻譜機(jī)會(huì)。在時(shí)間t2，系統(tǒng)S2檢測(cè)到頻譜機(jī)會(huì)，并開(kāi)始以次要方 式使用頻譜段Bl中的一部分。在時(shí)間t3，系統(tǒng)S2中的頻譜需求降低，但是S2仍然使用Bl 中的資源。在時(shí)間t4，頻譜需求進(jìn)一步降低，系統(tǒng)S2停止使用頻譜段Bi。優(yōu)選地以涉及多個(gè)感知器的協(xié)作方式來(lái)執(zhí)行系統(tǒng)S2中的感知，以提高可靠性。系 統(tǒng)S2中的節(jié)點(diǎn)(例如基站和/或被服務(wù)的用戶設(shè)備)可以用作感知器。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的協(xié)作頻譜感知操作的一個(gè)示例的流程圖。圖3 的左側(cè)示出了發(fā)起節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作，在圖1所示的情形下，發(fā)起節(jié)點(diǎn)可以是例如基站BSl或 BS2之一。然而，通常，發(fā)起節(jié)點(diǎn)可以是任意類型的節(jié)點(diǎn)，并且也能夠充當(dāng)感知器。圖3的右 側(cè)示出了另一節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作，該另一節(jié)點(diǎn)充當(dāng)感知器(例如圖1的示例中的用戶設(shè)備或 基站)。在框11處，發(fā)起節(jié)點(diǎn)得出決定需要更多的頻譜，因此，在框13處，發(fā)送邀請(qǐng)多個(gè)感 知器參與協(xié)作感知的感知請(qǐng)求。該感知請(qǐng)求可以經(jīng)由直接路徑到達(dá)感知器節(jié)點(diǎn)，但是也可 以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)到達(dá)感知器。該感知請(qǐng)求可以指定應(yīng)該應(yīng)用協(xié)作感知的頻譜資 源。在框17處，充當(dāng)感知器的節(jié)點(diǎn)之一接收到感知請(qǐng)求。響應(yīng)于接收到感知請(qǐng)求，在框19 處，感知器節(jié)點(diǎn)針對(duì)是否參與協(xié)作感知做出決定。如果感知器節(jié)點(diǎn)確定參與協(xié)作感知，則在 框21處執(zhí)行感知。在感知期間，感知器節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)適用的頻譜資源，以檢測(cè)這些資源是被占 用了還是可用于次要使用的，可能在感知請(qǐng)求中已經(jīng)指定了適用的頻譜資源。在執(zhí)行了感 知之后，感知器節(jié)點(diǎn)將感知的結(jié)果總結(jié)為感知報(bào)告，并在框^處將感知報(bào)告發(fā)送到發(fā)起節(jié)7點(diǎn)。在該特定示例中，當(dāng)感知器節(jié)點(diǎn)并未參與協(xié)作感知時(shí)，也將感知報(bào)告發(fā)送到發(fā)起節(jié)點(diǎn)， 例如，為了使得發(fā)起節(jié)點(diǎn)明確地知曉感知器節(jié)點(diǎn)未參與協(xié)作感知的事實(shí)。然而，這僅僅是可 選的。在指定的時(shí)間間隔期間，在框25處，發(fā)起節(jié)點(diǎn)從被邀請(qǐng)參與協(xié)作感知的感知器接收 感知報(bào)告。在框27處，發(fā)起節(jié)點(diǎn)處理接收到的報(bào)告。在框四處，感知報(bào)告的處理產(chǎn)生使用 決定。使用決定確立作為協(xié)作感知的結(jié)果，是否檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)頻譜機(jī)會(huì)。在框31處， 發(fā)起節(jié)點(diǎn)向系統(tǒng)的相關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送使用決定以及可能的附加信息。這里，在框33處，感知器 節(jié)點(diǎn)接收到該傳輸。因此，在圖3的實(shí)施例中，并不要求感知器參與協(xié)作感知，但是允許感知器對(duì)是否 參與協(xié)作感知做出自主決定。在這種意義下，以分布式的方式執(zhí)行參與協(xié)作感知的感知器 的選擇。每個(gè)感知器可以基于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)和/或變量來(lái)做出決定，可以考慮所針對(duì)的 感知器特定的一個(gè)或多個(gè)條件和/或能力，例如感知器的可用電池容量、感知器的處理能 力等。通過(guò)允許感知器自主地確定是否參與協(xié)作感知，如果感知器的當(dāng)前資源條件太低 (例如低剩余電池能量或高處理需求)而使得參與協(xié)作感知將對(duì)感知器的當(dāng)前資源引起不 適當(dāng)?shù)呢?fù)擔(dān)，則感知器可以避免參與。感知器選擇的這種“分布式”方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于， 可以使感知器選擇所需的信令量保持最小，從而節(jié)約了通信資源。然而，如果要進(jìn)行感知器 參與的中央判決，則必須執(zhí)行附加查詢以找到協(xié)作頻譜感知的候選設(shè)備，該查詢當(dāng)然需要 中央實(shí)體和可能的感知器設(shè)備之間的附加信令。在特定實(shí)施例中，步驟19可以包括檢查，以確定接收到感知請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)是否具有 執(zhí)行感知的能力。這在采用所謂的SDR(軟件無(wú)線電)時(shí)尤其有用。SDR表示無(wú)線裝置可以 通過(guò)以軟件進(jìn)行改變而不需要對(duì)硬件組件做出改變，來(lái)改變它的許多無(wú)線操作，例如頻率 范圍的工作參數(shù)、調(diào)制類型或最大輸出功率等。在這種情形下，顯然，感知能力僅僅是具有 適當(dāng)?shù)能浖捎玫膯?wèn)題。因此，檢查提供以前并不存在的感知能力的近期軟件更新是有意 義的。在特定實(shí)施例中，感知器可以以概率方式針對(duì)是否參與協(xié)作感知做出自己的決 定。也即，感知器基于隨機(jī)過(guò)程來(lái)確定是否參與協(xié)作感知。優(yōu)選地，隨機(jī)過(guò)程使得感知器將 以特定的給定概率參與協(xié)作感知，下面將該給定概率稱為參與概率(P)。在每種情況下，參 與概率P可以基于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)和/或變量。在示例性實(shí)施例中，可以通過(guò)計(jì)算定義的數(shù) 學(xué)函數(shù)(下面將其稱為概率函數(shù)(f))來(lái)確定參與概率P。然后，按照P = f(list)獲得參 與概率P，其中“l(fā)ist”僅僅用作符號(hào)，以表示概率函數(shù)f是一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的列表的函數(shù)。 例如，該列表可以包括以下參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)剩余電池容量、與以前參與協(xié)作感知有關(guān) 的信息、與鄰近的感知器有關(guān)的信息；與可用于協(xié)作感知的感知器的總數(shù)目有關(guān)的信息。例 如，可以將概率函數(shù)f定義為被邀請(qǐng)參與協(xié)作感知的實(shí)體的總數(shù)目Nt。t和感知器的剩余電 池容量^的函數(shù)，例如(Br \/(U) = min601 Ntotl-e 其中，Bfflax是感知器的最大電池容量。例如，值Nt。t可以作為感知請(qǐng)求的一部分或 者與感知請(qǐng)求相關(guān)地，從發(fā)起節(jié)點(diǎn)傳送到感知器。具體地，注意，在該示例中，概率函數(shù)f隨 著剩余電池功率B^增加而增加，并隨著可用感知器的數(shù)目Nt。t增加而減小。8
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的、感知器參與協(xié)作感知的概率確定方法 的流程圖。在框35處，感知器接收到邀請(qǐng)感知器參與協(xié)作感知的感知請(qǐng)求。然后，在框37 處，感知器例如通過(guò)如上所述地評(píng)估預(yù)定概率函數(shù)f，獲得參與概率P。然后，感知器執(zhí)行隨 機(jī)過(guò)程以確定是否參與感知。該隨機(jī)過(guò)程被設(shè)計(jì)成感知器將以等于所獲得的參與概率P的 概率參與感知。這里，隨機(jī)過(guò)程包括兩步。首先，在框39處，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)η。在該特定實(shí)施 例中，假定根據(jù)區(qū)間
上的均勻概率分布來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)η。其次，在框41處，將所產(chǎn)生 的隨機(jī)數(shù)η與獲得的參與概率P進(jìn)行比較，以確定感知器是否應(yīng)該參與協(xié)作感知。在該特 定實(shí)施例中，這意味著，檢查所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)η是否小于參與概率P。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所 理解的，滿足該條件的概率恰好等于所獲得的參與概率P。因此，如果隨機(jī)數(shù)η小于參與概 率P，則確定感知器應(yīng)該參與感知，然后在框45處執(zhí)行感知。否則，如框43所示，不執(zhí)行感 知。在框47處，向例如發(fā)起節(jié)點(diǎn)報(bào)告所執(zhí)行的感知的結(jié)果。注意，在該示例中，如果節(jié)點(diǎn)決 定不參與協(xié)作感知，則不構(gòu)造感知報(bào)告。參與協(xié)作感知的概率確定具有的優(yōu)點(diǎn)在于，提供了一種平衡希望獲得足夠數(shù)目的 感知器以參與協(xié)作感知以及希望限制協(xié)作感知對(duì)系統(tǒng)資源所引起的整體負(fù)擔(dān)的方法。如果 僅基于確定性準(zhǔn)則來(lái)確定參與，則可能出現(xiàn)多數(shù)感知器當(dāng)前具有較少資源(例如剩余電池 能力少)、并因此決定不參與感知的情況。結(jié)果可能是太少的感知器參與協(xié)作感知，因此感 知變得不可靠。另一方面，如果多數(shù)感知器當(dāng)前具有較多資源，則可能出現(xiàn)不必要的大量 感知器參與感知的情況，這因此將耗盡比提供可靠感知所需的系統(tǒng)資源更多的整體系統(tǒng)資 源。利用概率方法，可以在很大程度上避免這兩種極端情況。通過(guò)使針對(duì)所涉及的感知器 的參與概率P依賴于每個(gè)感知器特定的條件，仍然可以考慮每個(gè)感知器特定的條件。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的、感知器參與協(xié)作感知的概率確定 方法的流程圖。圖5的方法包括與圖4的方法中的步驟相同的多個(gè)步驟。給這些步驟賦予 與圖4中的步驟相同的附圖標(biāo)記，并且不再詳細(xì)討論。在圖5的方法中，不僅存在一個(gè)可 能的概率函數(shù)，因此該方法包括在框37. 1處選擇要使用的概率函數(shù)f的動(dòng)作。然后，在框 37. 2處，通過(guò)評(píng)估所選的概率函數(shù)f，獲得參與概率P。現(xiàn)在給出關(guān)于如何選擇概率函數(shù)f的一些實(shí)際但是并非限制性的示例。為了方便 讀者，在圖11的表中概括了這些示例中的一些。在特定實(shí)施例中，可以從預(yù)定函數(shù)集合中選擇要使用的概率函數(shù)。集合中的函數(shù) 不需要具有相同的域。集合可以包括有限數(shù)目的函數(shù)，但是，原則上，也可以包括無(wú)限數(shù)目 的函數(shù)(稍后將給出該情況的一個(gè)示例)。例如，可以基于發(fā)起節(jié)點(diǎn)所提供的信息來(lái)選擇要使用的概率函數(shù)。一個(gè)這樣的實(shí) 施例是使發(fā)起節(jié)點(diǎn)將需求參數(shù)np附著到例如感知請(qǐng)求。需求參數(shù)np指示與以前的協(xié)作 感知場(chǎng)合相比，是否需要更多或更少的感知器。然后，感知器可以基于需求參數(shù)np所提供 的信息來(lái)選擇其概率函數(shù)，或者，作為另一示例，np可以是一個(gè)或多個(gè)概率函數(shù)f中的參 數(shù)。如果需要更多的感知器，則感知器可以選擇與以前使用的概率函數(shù)相比通常將產(chǎn)生更 高值的參與概率P的概率函數(shù)。另一方面，如果需要更少的感知器，則感知器可以選擇與以 前使用的概率函數(shù)相比通常將產(chǎn)生更低值的參與概率P的概率函數(shù)。例如，np > 1可以指 示需要比在協(xié)作感知的以前場(chǎng)合中參與的感知器數(shù)目更多的感知器來(lái)參與，np < 1可以 指示針對(duì)感知需要比以前更少的感知器。也可以使用需求參數(shù)np來(lái)更具體地指示參與感知器的希望數(shù)目，例如，參與感知器的希望數(shù)目可以與需求參數(shù)np乘以在以前的協(xié)作感知 場(chǎng)合中參與的感知器數(shù)目相等，并且接收到需求參數(shù)的感知器可以根據(jù)該信息來(lái)選擇概率 函數(shù)。在另一實(shí)施例中，針對(duì)感知器定義了不同的預(yù)定感知參與概率函數(shù)，并且例如，發(fā) 起節(jié)點(diǎn)可以在感知請(qǐng)求中指定應(yīng)該在將來(lái)的自主參與決定中使用哪個(gè)預(yù)定函數(shù)。預(yù)定參與 概率函數(shù)的特殊情況是在其整個(gè)域上等于一(1)的函數(shù)，從而當(dāng)指定該參與概率函數(shù)時(shí)， 感知器必須總是參與協(xié)作感知。實(shí)際上，這意味著感知請(qǐng)求至少臨時(shí)地從邀請(qǐng)參與改變?yōu)?命令參與。此外，為了達(dá)到感知在可用感知器上的更公平的分布，感知器可以基于以前參與 協(xié)作感知來(lái)選擇概率函數(shù)。也即，頻繁參與協(xié)作感知的感知器可以選擇通常將產(chǎn)生相對(duì)低 值的參與概率P的概率函數(shù)。考慮到發(fā)起節(jié)點(diǎn)可能具有參與協(xié)作感知的感知器的希望數(shù)目Ntoget，可以基于該 值來(lái)選擇概率函數(shù)f。在特定實(shí)施例中，可以如下來(lái)選擇概率函數(shù)<N> = Ntarget其中<N>是參與協(xié)作感知的感知器數(shù)目N的期望值(從這里開(kāi)始，將使用< ·>來(lái) 表示期望算子)，即N在這里被看作隨機(jī)變量。下面，給出示意了如何選擇函數(shù)f以滿足上述 限制的簡(jiǎn)單、非限制性的示例。作為示例，所考慮的可能的函數(shù)可以是電池等級(jí)b的函數(shù)， 即剩余電池容量與最大電池容量之比(b = ByBmax)，在該特定示例中，這方便地使得dom (f) =
。期望值<N>可以寫(xiě)為
權(quán)利要求
1.一種用于設(shè)備的方法，所述方法的特征在于包括 接收(17 ；35)參與協(xié)作頻譜感知的邀請(qǐng)；響應(yīng)于邀請(qǐng)，自主地確定(19)是否參與協(xié)作頻譜感知；以及 在確定要參與協(xié)作頻譜感知的情況下，執(zhí)行Ol ；45)頻譜感知。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括報(bào)告03；47)與所執(zhí)行的頻譜 感知的結(jié)果相關(guān)的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，自主地確定(19)的步驟基于一個(gè)或多個(gè)預(yù) 定變量和/或參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，自主地確定(19)的步驟基于以下中的一個(gè)或多個(gè)與電池狀態(tài)有關(guān)的信息； 與以前參與協(xié)作感知有關(guān)的信息； 與鄰近的感知器有關(guān)的信息；與已被邀請(qǐng)參與協(xié)作頻譜感知的實(shí)體的總數(shù)目有關(guān)的信息；以及 與參與協(xié)作頻譜感知的實(shí)體的希望數(shù)目有關(guān)的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，自主地確定的步驟基于隨機(jī)過(guò)程(37，39，41)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，隨機(jī)過(guò)程使得所述設(shè)備將參與協(xié)作感知的概率 與指定參與概率相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中 所述方法還包括獲得(37)參與概率；以及其中 隨機(jī)過(guò)程包括根據(jù)預(yù)定概率分布來(lái)產(chǎn)生(39)隨機(jī)數(shù)； 將隨機(jī)數(shù)與所獲得的參與概率進(jìn)行比較Gl)；以及 基于比較步驟來(lái)確定Gl，43，45)是否參與協(xié)作感知。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述預(yù)定概率分布是從O到1的區(qū)間上的均勻分布；以及其中 比較Gl，43，45)步驟包括檢查所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是否小于所獲得的參與概率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，通過(guò)評(píng)估數(shù)學(xué)定義的概率函數(shù)來(lái)獲得(37; 37. 2)參與概率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述方法還包括選擇(37.1)概率函數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，選擇(37.1)步驟包括從預(yù)定函數(shù)集合中選擇 概率函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，選擇(37.1)步驟包括至少部分地基于 來(lái)自發(fā)起了協(xié)作頻譜感知的實(shí)體的信息來(lái)選擇概率函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10、11或12所述的方法，其中，選擇(37.1)步驟包括基于需求參 數(shù)來(lái)選擇概率函數(shù)，所述需求參數(shù)指示相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)以前的協(xié)作感知場(chǎng)合，參與協(xié)作 頻譜感知的需求。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一所述的方法，其中，選擇(37.1)步驟包括基于協(xié)作頻譜感知中的參與者的期望數(shù)目來(lái)選擇概率函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，選擇(37.1)步驟包括基于約束來(lái)選擇概率 函數(shù)，所述約束要求協(xié)作頻譜感知中參與者的統(tǒng)計(jì)預(yù)期數(shù)目應(yīng)該等于協(xié)作頻譜感知中參 與者的期望數(shù)目。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，選擇步驟包括基于約束來(lái)選擇(37.1)概率 函數(shù)，所述約束要求協(xié)作頻譜感知中參與者數(shù)目大于或等于協(xié)作頻譜感知中參與者的期 望數(shù)目的概率關(guān)于預(yù)定概率閾值滿足預(yù)定關(guān)系。
17.一種設(shè)備(61 ；61. 1)，其特征在于該設(shè)備被配置用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求之一 的方法。
18.一種設(shè)備(61 ；61. 1)，其特征在于包括通信單元(63 ；63. 1)，被配置用于接收參與協(xié)作頻譜感知的邀請(qǐng)；以及決定單元(67 ；67. 1)，被配置用于響應(yīng)于邀請(qǐng)，針對(duì)是否參與頻譜感知做出自主決定 (19)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備(61;61.1)，其中，所述設(shè)備還包括感知單元(65; 65. 1)，感知單元(65 ；65. 1)被配置為一旦做出決定要參與協(xié)作頻譜感知，則執(zhí)行頻譜感 知。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備(61；61. 1)，其中，通信單元(63 ；63. 1)被配置為發(fā)送 包含與所執(zhí)行的頻譜感知的結(jié)果有關(guān)的信息在內(nèi)的報(bào)告03 ；47)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20之一所述的設(shè)備(61；61. 1)，其中，決定單元(67 ；67. 1)被 配置為基于一個(gè)或多個(gè)預(yù)定變量和/或參數(shù)來(lái)做出自主決定(19)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備(61；61. 1)，其中，決定單元被配置為基于以下中的一 個(gè)或多個(gè)來(lái)做出自主決定(19)與電池狀態(tài)有關(guān)的信息；與以前參與協(xié)作感知有關(guān)的信息；與鄰近的感知器有關(guān)的信息；與已被邀請(qǐng)參與協(xié)作頻譜感知的實(shí)體的總數(shù)目有關(guān)的信息；以及與參與協(xié)作頻譜感知的實(shí)體的希望數(shù)目有關(guān)的信息。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22之一所述的設(shè)備(61；61. 1)，其中，決定單元(67. 1)被配置 (79 ；81)為基于隨機(jī)過(guò)程來(lái)做出自主決定(19)。
全文摘要
本發(fā)明提出了用于改善協(xié)作頻譜感知的方法和對(duì)應(yīng)設(shè)備。設(shè)備(61；61.1)首先接收參與協(xié)作頻譜感知的邀請(qǐng)(17；35)。該設(shè)備響應(yīng)于邀請(qǐng)，針對(duì)是否參與協(xié)作頻譜感知做出自主決定(19)。如果確定要參與邀請(qǐng)所涉及的協(xié)作頻譜感知，則執(zhí)行頻譜感知(21；45)。利用本發(fā)明，感知器選擇變成“分布式的”，即，由設(shè)備自身來(lái)決定參與協(xié)作感知，而不是例如由中央實(shí)體來(lái)確定哪些設(shè)備應(yīng)該用作協(xié)作頻譜感知中的感知器。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，感知器選擇所需的信令量可以保持為最小，從而節(jié)約了通信資源。
文檔編號(hào)H04W72/06GK102057736SQ200980120698
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者喬納斯·科羅南德, 胡戈·圖爾伯格, 英格·賽倫 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司