CN103428724B - 基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统，包括：获取所有认知终端的地理位置信息；根据终端置信度和获取的地理位置信息选择簇头，并据此将所有的认知终端分簇；通过对认知终端进行分簇检测获取空闲频谱信息；根据获取的空闲频谱信息进行接入信道分配，并控制认知终端进行频谱接入。本发明能够很好地做到优化选择资源，合理分配空闲频谱给必要的认知终端进行接入，实用性强，避免了认知终端传输信息可能产生的远距离传输错误，提高了系统的传输准确率，增强了系统的可靠性。

Description

基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统

技术领域

本发明涉及认知无线技术领域，特别涉及基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统。

背景技术

随着宽带无线通信技术的飞速发展，在复杂多变的异构通信网络下，提供快速的无线网络接入和高速的数据信息传输，确保高质量的服务业务水平，实现便捷舒适的用户体验，成为人们亟待解决的问题。为了解决上述问题，首要解决的是频谱的稀缺性和低利用率问题。认知无线电(Cognitive Radio)技术的出现为人们带来了解决思路，被普遍认为是解决目前无线频谱利用率低问题的最佳方案，而且是未来移动通信网络的一个重要发展方向。认知无线电是指：认知终端通过感知外界环境变化，采用智能学习机制来调整内部通信机理和参数配置，从而达到对环境变化的自适应，改进系统的稳定性并提高时频空资源的利用率。认知无线电主要包括频谱感知、频谱管理、频谱共享、干扰分析及跨层优化等方面，频谱感知技术作为认知无线电中最底层和最关键的技术被广泛关注。在目前的认知无线通信中，空闲频谱的获取就是通过频谱感知实现的。部署在授权频段的无线通信系统通过检测授权系统的能量或者信号特征，来判断授权频带是否被授权系统占用，从而标识出特定时域和空域的授权频段的空闲频谱，以便于无线通信系统接入空闲频谱并维护备份空闲频谱信息。

为了提升非授权用户动态接入“频谱空穴”的机会和认知无线通信系统的整体效益，认知无线通信系统需要在很宽的频带范围内进行频谱检测以寻找“频谱空穴”(宽带检测)。但是目前由于制造工艺受限，认知设备需要的射频前端A/D采样器的采样速率没办法满足宽带检测的需求。现今一种可行的方法是将需要检测的宽频带分为多个适合检测设备的窄频带，多个认知设备按一定规则检测多个窄频带以实现宽带检测的目的(联合检测)。在集中式检测系统中，多个认知终端将感知数据传输到核心网络部分，由核心网络部分分析并最终确定宽频带是否有“频谱空穴”存在。对于联合检测，在现有技术中，往往只考虑针对感知数据优化算法和对频域的认知终端分配问题；而由于每个认知终端所处的地理位置不同，在考虑地理位置信息的情况下，为了降低认知终端数目和每个认知终端需要感知的频谱数量，降低系统总体功耗，现有技术的一种做法是根据备选认知终端的地理位置信息分配和选择不同的认知终端。

由以上描述可以得知，现有技术中只是单纯的获取认知终端地理位置信息然后分配认知终端，分配的依据只与地理位置有关，而单认知终端的感知却仍然采用的是传统算法，没有能够根据地理位置区分不同认知终端的检测和接入标准，所以对于最后的接入过程并没有做到优化选择的过程，导致系统的传输准确率不高，可靠性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供基于地理位置信息的频谱资源协接入方法和系统，能够进行认知终端的优化选择，更加合理地分配空闲频谱资源，以解决现有技术中系统传输准确率不高、可靠性差的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，包括：

获取所有认知终端的地理位置信息；

根据终端置信度和获取的地理位置信息选择簇头，并据此将所有的认知终端分簇；

通过对认知终端进行分簇检测获取空闲频谱信息；

根据获取的空闲频谱信息进行接入信道分配，并控制认知终端进行频谱接入。

进一步地，所述将所有的认知终端分簇为：

选取地理位置在一定半径之内的终端；

对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；

对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内；

所述选择簇头为：

经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断：

$(K\left(1\right),K\left(2\right)...K\left(m\right))=\underset{s=2}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}|D(K\left(1\right),K\left(m\right))-\frac{D(K\left(1\right),K\left(s\right))}{\sqrt{2}}|$

其中K(m)代表第m个认知终端，D(K(1)，K(m))代表认知终端K(1)和K(m)之间的距离。当且仅当上式取最小值时，则选择第m个认知终端进入簇头集合

进一步地，在所述对认知终端进行分簇检测并获取空闲信道信息之后，还包括：

收集认知终端上传的检测信息，并根据逻辑“或”准则，进行数据融合判断，得出融合判决结果。

进一步地，在所述得出融合判决结果之后，还包括：

通过对比认知终端检测结果和融合判决结果的异同进行终端置信度的实时更新，置信度的计算方法为：

$r_i\left(t\right)=r_i(t-1)+{(-1)}^{J_i\left(t\right)+J\left(t\right)}$

其中J_i(t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取1代表判决为存在主用户，取0代表不存在主用户，当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果J_i(t)一致时，则J_i(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。

进一步地，所述认知终端的检测结果得到的方法还包括：

通过地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息中的任意一个或多个的组合，对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果。

另一方面，本发明提供一种基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，包括：

认知终端，用于上报地理位置信息及进行频谱检测和接入；

终端分簇模块，用于利用终端置信度和获取的认知终端地理位置信息进行簇头的选择和认知终端的分簇；

检测管理模块，用于接收终端分簇模块的数据形成检测指令，并下发给认知终端进行分簇检测，获取空闲频谱信息；

接入管理模块，用于接收认知终端的检测结果进行接入信道分配，并下发接入指令给认知终端进行频谱接入。

进一步地，所述终端分簇模块用于对认知终端进行分簇的方法为：

选取地理位置在一定半径之内的终端；

对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；

对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内；

所述终端分簇模块用于选择簇头的方法为：

经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断：

$(K\left(1\right),K\left(2\right)...K\left(m\right))=\underset{s=2}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}|D(K\left(1\right),K\left(m\right))-\frac{D(K\left(1\right),K\left(s\right))}{\sqrt{2}}|$

其中K(m)代表第m个认知终端，D(K(1)，K(m))代表认知终端K(1)和K(m)之间的距离。当且仅当上式取最小值时，则选择第m个认知终端进入簇头集合。

进一步地，该系统进一步包括：数据融合模块，分别连接所述认知终端和所述接入管理模块；

所述数据融合模块，用于收集认知终端上传的检测信息，并根据逻辑“或”准则，进行数据融合判断，得出融合判决结果。

进一步地，该系统进一步包括：置信度计算模块，分别连接所述认知终端和所述数据融合模块；

所述置信度计算模块，用于通过对比认知终端检测结果和融合判决结果的异同进行终端置信度的实时更新，置信度计算模块用于计算置信度的表达式为：

$r_i\left(t\right)=r_i(t-1)+{(-1)}^{J_i\left(t\right)+J\left(t\right)}$

其中J_i(t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取1代表判决为存在主用户，取0代表不存在主用户。当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果J_i(t)一致时，则J_i(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。

进一步地，该系统进一步包括：检测信道分配模块，分别连接所述认知终端、所述终端分簇模块和所述检测管理模块；

所述检测信道分配模块，通过地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息中的任意一个或多个的组合，对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果

(三)有益效果

可见，在本发明提出的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统中，不仅考虑了所需认知终端的地理位置信息，也进一步考虑了不同地理位置信息所导致的认知终端的检测置信度区别，并据此选择具有优先接入权的高置信度的簇头。这样能够很好地做到优化选择资源，合理分配空闲频谱给必要的认知终端进行接入，实用性强，避免了认知终端传输信息可能产生的远距离传输错误，提高了系统的传输准确率，增强了系统的可靠性。

同时，本发明可以在频谱接入之前首先进行频谱的检测，在检测过程中，利用相近地理位置的认知终端来设置相近的检测门限，分配不同的检测信道，更加有利于增加检测的精度，减少漏检概率和虚警概率。

另外，本发明采用了基于历史信息的置信度衡量机制，实时进行终端置信度的不断更新，融合权重值和置信度来进行认知终端的分簇、簇头的选择和频谱接入管理，更加能够适应协作感知的实际情况，提高频谱的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法流程图；

图2是异构网络下基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法流程图；

图3是基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统的一种优选结构示意图；

图4是基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统的时序图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。

本发明实施例提出基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，参见图1，包括：

步骤101：获取所有认知终端的地理位置信息。

步骤102：根据终端置信度和获取的地理位置信息选择簇头，并据此将所有的认知终端分簇。

步骤103：通过对认知终端进行分簇检测获取空闲频谱信息。

步骤104：根据获取的空闲频谱信息进行接入信道分配，并控制认知终端进行频谱接入。

可见，在本发明提出的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统中，不仅考虑了所需认知终端的地理位置信息，也进一步考虑了不同地理位置信息所导致的认知终端的检测置信度区别，并据此选择具有优先接入权的高置信度的簇头。这样能够很好地做到优化选择资源，合理分配空闲频谱给必要的认知终端进行接入，实用性强，避免了认知终端传输信息可能产生的远距离传输错误，提高了系统的传输准确率，增强了系统的可靠性。

并且，在本发明一个实施例中，为了更好地利用地理位置信息和置信度衡量机制进行簇头的选择和认知终端的分簇，以使簇头具有高置信度并且具有空闲频谱的优先接入权，优选的，可以采用下述认知终端分簇的方法：

选取地理位置在一定半径之内的终端；

对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；

对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内。

而选择簇头的方法为：

经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断：

$(K\left(1\right),K\left(2\right)...K\left(m\right))=\underset{s=2}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}|D(K\left(1\right),K\left(m\right))-\frac{D(K\left(1\right),K\left(s\right))}{\sqrt{2}}|$

其中K(m)代表第m个认知终端，D(K(1)，K(m))代表认知终端K(1)和K(m)之间的距离。当且仅当上式取最小值时，则选择第m个认知终端进入簇头集合。

在对认知终端的频谱感知信息进行收集的过程中，为了得到更加准确的信息以更好地指导频谱接入，在本发明的另一个实施例中，一种较佳的方式是收集认知终端上传的本地检测信息，并且根据逻辑“或”准则，来利用数据融合模块进行融合判断，以此得到融合判决结果。

另外，为了更加适应协作感知的实际情况，提高频谱的利用效率，本发明的另一个实施例中，一种较佳的处理方式是将检测结果与终端感知结果一起进行置信度的计算并实时更新置信度信息，这样可以实现终端置信度的实时更新，来更加精确地控制认知终端的分簇、簇头的选择和频谱的接入管理。其中置信度的计算方法为：

$r_i\left(t\right)=r_i(t-1)+{(-1)}^{J_i\left(t\right)+J\left(t\right)}$

其中J_i(t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取1代表判决为存在主用户，取0代表不存在主用户。当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果J_i(t)一致时，则J_i(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。

另外，在对认知终端的频谱检测过程中，由于不同的频率针对不同空间信道的传输性能不一，为了更好地规避由于地理位置不同带来的检测误差，增加感知的精度，减少漏检概率和虚警概率，在本发明一个实施例中，在对认知终端下达检测指令之前，可以通过读取规则信息使检测信道分配到不同的簇。这里的规则信息主要包括地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息等。然后综合终端分簇信息和检测信道分配信息来对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果。

下面以一个具体的频谱资源协作接入过程为例，来详细说明本发明一个实施例的实现过程。

如图2所示，这是本发明一个优选实施例中在异构网络下基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法的流程图，针对此实施例中的认知终端进行频谱资源协作接入的过程包括：

步骤201：认知终端发送检测接入请求及地理位置信息给感知中心。

认知终端具备频谱检测和数据传输的功能，在检测时隙，认知终端收集所在的地理位置信息，并且通过信息处理接口上报所在的地理位置给感知中心。

步骤202：感知中心读取感知数据库的置信度运行进行簇头的选择和认知终端的分簇。

在集中式协作频谱感知机制下，本发明实施例利用地理位置信息和置信度衡量机制进行簇头的选择(簇头具有高置信度并有频道的优先接入权)和认知终端的分簇。终端分簇模块一方面接收认知终端上报的地理位置信息，另一方面读取感知数据库中存储的终端置信度信息，进行簇头的选择和认知终端的簇分配，最终得到每个认知终端的分配方案。

在实际中，将所有的认知终端分簇的方法为：

选取地理位置在一定半径之内的终端；

对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；

对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内；

而相应的选择簇头的方法为：

经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断：

$(K\left(1\right),K\left(2\right)...K\left(m\right))=\underset{s=2}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}|D(K\left(1\right),K\left(m\right))-\frac{D(K\left(1\right),K\left(s\right))}{\sqrt{2}}|$

其中K(m)代表第m个认知终端，D(K(1)，K(m))代表认知终端K(1)和K(m)之间的距离。当且仅当上式取最小值时，则选择第m个认知终端进入簇头集合。

步骤203：感知中心读取感知数据库进行检测信道的分配。

对认知终端的频谱检测过程中，由于不同的频率针对不同空间信道的传输性能不一，为了更好地规避由于地理位置不同带来的检测误差，增加感知的精度，减少漏检概率和虚警概率，可以运行检测信道分配模块来读取规则信息将检测信道分配到不同的簇。这里的规则信息主要包括地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息等。

步骤204：融合终端分簇模块和检测信道分配模块结果信息传输至检测管理模块。

步骤205：检测管理模块根据各模块结果信息，下发检测指令给认知终端，决定是否参与频谱感知。

检测管理模块通过接受终端分簇模块和检测信道分配模块的数据形成检测指令，并将检测指令及时下发给认知终端。如果接收到“否”指令，则认知终端不参与频谱感知，回到步骤201继续进行下一轮上报；如果接收到“是”检测指令，则认知终端进行频谱感知并跳到步骤206。

步骤206：认知终端参与检测并通过频谱感知接口将终端检测结果上报给感知中心，用作数据分析和判定。

步骤207：感知中心对终端检测结果进行数据融合。

为了得到更加准确的信息以更好地指导频谱接入，感知中心在接收到各终端上传的检测结果后，运行数据融合模块，根据逻辑“或”准则进行融合判断并得出融合判决结果，并上报给接入管理模块，存入感知数据库。

步骤208：感知中心进行置信度的计算与更新。

为了更加适应协作感知的实际情况，提高频谱的利用效率，感知中心将终端数据的融合结果发送给置信度计算模块，将融合结果与终端感知结果对比后来进行置信度的计算并实时更新置信度信息，这样可以实现终端节点的置信度及时更新，能够更加精确地控制认知终端的分簇、簇头的选择和频谱的接入管理。

在实际中，置信度由下式计算：

$r_i\left(t\right)=r_i(t-1)+{(-1)}^{J_i\left(t\right)+J\left(t\right)}$

其中J_i(t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取1代表判决为存在主用户，取0代表不存在主用户。当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果J_i(t)一致时，则J_i(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。

步骤209：感知中心进行认知终端的接入管理。

运行接入管理模块，通过接收数据融合模块的结果进行频谱接入管理，高置信度的终端具有信道优先接入权，形成的接入指令及时下发给认知终端使其进行快速频谱接入。

步骤210：将置信度计算模块和接入管理模块的置信度更新信息和接入管理更新信息传送给感知数据库。

感知数据库在每次接入管理指令形成和置信度计算后都保持实时的更新数据，以更符合实际频谱接入的要求，使感知的精度不断提高。

步骤211：接入管理模块根据接入管理判断结果下发接入指令给认知终端。当接入指令为“否”时，跳回步骤201运行认知终端进行下一轮数据采集和上报；当接入指令为“是”时，认知终端进入步骤212。

步骤212：认知终端进行频谱接入和数据传输。

至此，则完成了一整套频谱资源协作接入过程。

另外，需要说明的是，上述基于图2的所有流程描述是本发明频谱资源协作接入方法的一种优选的实现过程，在本发明频谱资源协作接入方法的实际实现中，可以根据需要在图2所示流程的基础上进行任意变形，可以是选择图2中的任意步骤来实现，各步骤的先后顺序也可以根据需要调整等。比如，在一种实际实现中，步骤208中的置信度计算方法可以根据实际情况选择不同的公式进行判定。

本发明一个实施例中还提出了一种基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，参见图3、4，包括：

认知终端301，用于上报地理位置信息及进行频谱检测和接入；

终端分簇模块302，用于利用终端置信度和获取的认知终端地理位置信息进行簇头的选择和认知终端的分簇；

检测管理模块303，用于接收终端分簇模块的数据形成检测指令，并下发给认知终端进行分簇检测，获取空闲频谱信息；

接入管理模块304，用于接收认知终端的检测结果进行接入信道分配，并下发接入指令给认知终端进行频谱接入。

在本发明的一个实施例中，为了更好地利用地理位置信息和置信度衡量机制进行簇头的选择和认知终端的分簇，以使簇头具有高置信度并且具有空闲频谱的优先接入权，优选的，终端分簇模块302用于对认知终端进行分簇的方法为：

选取地理位置在一定半径之内的终端；

对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；

对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内；

相应的，终端分簇模块用于选择簇头的方法为：

经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断：

$(K\left(1\right),K\left(2\right)...K\left(m\right))=\underset{s=2}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}|D(K\left(1\right),K\left(m\right))-\frac{D(K\left(1\right),K\left(s\right))}{\sqrt{2}}|$

其中K(m)代表第m个认知终端，D(K(1)，K(m))代表认知终端K(1)和K(m)之间的距离。当且仅当上式取最小值时，则选择第m个认知终端进入簇头集合。

在对认知终端的频谱感知信息进行收集的过程中，为了得到更加准确的信息以更好地指导频谱接入，在本发明的另一个实施例中，可以进一步包括：数据融合模块305，分别连接认知终端301和接入管理模块304。数据融合模块305用于收集认知终端上传的本地检测信息，并且根据逻辑“或”准则，进行数据融合判断，以此得到融合判决结果。

另外，为了更加适应协作感知的实际情况，提高频谱的利用效率，本发明的另一个实施例中，该系统可以进一步包括：置信度计算模块306，分别连接认知终端301和数据融合模块305。

置信度计算模块306用于对比节点感知结果和融合感知结果的异同，来进行终端置信度的实时更新，这样可以更加精确地控制认知终端的分簇、簇头的选择和频谱的接入管理。置信度计算模块307用于计算置信度的表达式为：

$r_i\left(t\right)=r_i(t-1)+{(-1)}^{J_i\left(t\right)+J\left(t\right)}$

其中J_i(t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取1代表判决为存在主用户，取0代表不存在主用户。当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果J_i(t)一致时，则J_i(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。

另外，在对认知终端的频谱检测过程中，由于不同的频率针对不同空间信道的传输性能不一，为了更好地规避由于地理位置不同带来的检测误差，增加感知的精度，减少漏检概率和虚警概率，在本发明一个实施例中，可以进一步包括：检测信道分配模块307，分别连接认知终端301、终端分簇模块302和检测管理模块303。检测信道分配模块307用于在对认知终端下达检测指令之前，通过读取规则信息对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果，这里的规则信息主要包括地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息等。

需要说明的是，上述图3、4所示的频谱资源协作接入系统的各个实施例的装置可以任意组合使用，如频谱资源协作检测与接入系统可以不包括置信度计算模块306，或者不包括检测信道分配模块307，而包括其他的所有结构。

可见，本发明实施例具有如下有益效果：

在本发明提出的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法和系统中，不仅考虑了所需认知终端的地理位置信息，也进一步考虑了不同地理位置信息所导致的认知终端的检测置信度区别，并据此选择具有优先接入权的高置信度的簇头。这样能够很好地做到优化选择资源，合理分配空闲频谱给必要的认知终端进行接入，实用性强，避免了认知终端传输信息可能产生的远距离传输错误，提高了系统的传输准确率，增强了系统的可靠性。

同时，本发明可以在频谱接入之前首先进行频谱的检测，在检测过程中，利用相近地理位置的认知终端来设置相近的检测门限，分配不同的检测信道，更加有利于增加检测的精度，减少漏检概率和虚警概率。

另外，本发明采用了基于历史信息的置信度衡量机制，实时进行终端置信度的不断更新，融合权重值和置信度来进行认知终端的分簇、簇头的选择和频谱接入管理，更加能够适应协作感知的实际情况，提高频谱的利用效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，包括：

获取所有认知终端的地理位置信息；

根据终端置信度和获取的地理位置信息选择簇头，并据此将所有的认知终端分簇；

通过对认知终端进行分簇检测获取空闲频谱信息；

并控制认知终端进行频谱接入；

所述将所有的认知终端分簇为：

选取地理位置在一定半径之内的终端；

对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；

对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，选作初始簇头，再经过如下过程选择其他簇头：

K(m)代表第m个认知终端，D(K(1),K(m))代表认知终端K(1)和K(m)之间的距离,当m-1个簇头已经选定后，需要选定第m个簇头时，选择使下式取到最小值的第m个认知终端进入簇头集合，

决定分多少簇则选择多少个簇头。

2.根据权利要求1所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，在所述对认知终端进行分簇检测并获取空闲信道信息之后，还包括：

收集认知终端上传的检测信息，并根据逻辑“或”准则，进行数据融合判断，得出融合判决结果。

3.根据权利要求2所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，在所述得出融合判决结果之后，还包括：

通过对比认知终端检测结果和融合判决结果的异同进行终端置信度的实时更新，置信度的计算方法为：

其中J_i(t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取1代表判决为存在主用户，取0代表不存在主用户，当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果J_i(t)一致时，则J_i(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。

4.根据权利要求3所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入方法，其特征在于，所述认知终端的检测结果得到的方法还包括：

通过地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息中的任意一个或多个的组合，对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果。

5.基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，包括：

认知终端，用于上报地理位置信息及进行频谱检测和接入；

终端分簇模块，用于利用终端置信度和获取的认知终端地理位置信息进行簇头的选择和认知终端的分簇；

检测管理模块，用于接收终端分簇模块的数据形成检测指令，并下发给认知终端进行分簇检测，获取空闲频谱信息；

接入管理模块，用于接收认知终端的检测结果进行接入信道分配，并下发接入指令给认知终端进行频谱接入；

所述终端分簇模块用于对认知终端进行分簇的方法为：

选取地理位置在一定半径之内的终端；

对于选取的所述终端，再选取其中置信度高于某门限的终端；

对所述选取其中置信度高于某门限的终端，选取其中距离最远的两个点，得到两个优选认知终端，将两个优选认知终端之间形成的区域范围内的认知终端分在同一个簇内；

所述终端分簇模块用于选择簇头的方法为：

经过上述选择之后的优选认知终端，依据下式进行判断：

其中K(m)代表第m个认知终端，D(K(1),K(m))代表认知终端K(1)和K(m)之间的距离；当且仅当上式取最小值时，则选择第m个认知终端进入簇头集合。

6.根据权利要求5所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，该系统进一步包括：数据融合模块，分别连接所述认知终端和所述接入管理模块；

所述数据融合模块，用于收集认知终端上传的检测信息，并根据逻辑“或”准则，进行数据融合判断，得出融合判决结果。

7.根据权利要求6所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，该系统进一步包括：置信度计算模块，分别连接所述认知终端和所述数据融合模块；

所述置信度计算模块，用于通过对比认知终端检测结果和融合判决结果的异同进行终端置信度的实时更新，置信度计算模块用于计算置信度的表达式为：

其中J_i(t)和J(t)分别表示第i个认知终端的检测结果和融合判决结果，它们取1代表判决为存在主用户，取0代表不存在主用户,当融合判决结果J(t)和第i个终端的检测结果J_i(t)一致时，则J_i(t)+J(t)是偶数，则置信度增加；相反则置信度减小。

8.根据权利要求7所述的基于地理位置信息的频谱资源协作接入系统，其特征在于，该系统进一步包括：检测信道分配模块，分别连接所述认知终端、所述终端分簇模块和所述检测管理模块；

所述检测信道分配模块，通过地理位置信息、传播模型信息、频道抗衰信息中的任意一个或多个的组合，对认知终端中不同的簇进行检测信道分配，得到不同的簇对应的检测信道的检测结果。