CN103729419A - 一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，方法包括以下几个步骤：（1）更新数据库；（2）数据库根据插入的内容；（3）动态频谱管理中心根据非授权用户的参数设计多种查询方法，并向数据库提交其中一种查询请求；（4）数据库根据查询请求，检索出查询结果；（5）如何查询结果正常，则将查询结果反馈给动态频谱管理中心进行频谱分配，结束查询；如果查询结果异常或者未查询到相应的内容，则更改查询方法，转向（6）；（6）动态频谱管理中心如果继续查询，则转向（3），否则结束查询。本发明的数据库根据非授权用户的参数设计多种可供动态频谱管理中心选择的查询方法，使动态频谱管理中心对频谱的管理和分配变得快捷和准确。

Description

一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法

技术领域

本发明涉及一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

认知无线电(Cognitive Radio)是国际上90年代出现的一种新概念。该技术的一个研究重点是对无线环境的感知和利用，实现动态重用己经分配给用户的频段以及闲置未用的频段，从而提高频谱利用率。

现有的无线频谱管理规则采用的是单用途频谱分配方案，就是无线电频谱管理部门将某个频带划分给某种业务，则只能为该业务所用:更进一步，将某个频段分配给某个无线业务运营商(或团体、部门等)，则该频段只能由该运营商所属的用户使用，其他用户不能使用该频段。即使前者不使用此频段，后者也无权使用该频段。事实上，长时间检测频谱资源后会发现某些己分配给无线电业务运营商的频段长时间不被使用，还有一些频段只是部分时何被使用，仅有部分频段被频繁使用。

作为对传统无线电频谱管理方法的补充和修改，鉴于认知无线电技术的动态频潜管理系统要对频段进行再分配，那么动态频谱管理中心必须知道在某一个时刻，某一个地点的频谱的使用状况，而要想知道频谱的使用状况就必须在相应的时间和相应的地点处有频谱检测设备，如果有检测设备，则可以检测到当时频谱的使用情况(也只是瞬时的使用状况.缺乏历史的使用情况，比如各个频段的长期使用效率情况，空洞的稳定度等等)，如果当时没有频谱检测设备的话，就会变的很被动，临时再调用一个检测设备可能已经来不及了。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，动态频谱管理中心通过查询数据库来了解和掌握一个地点的频谱使用的整体状况，不影响授权用户对频段的正常使用情况下，可以动态的将那些没有被使用的频段分配给非授权用户使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，含有动态频谱管理中心和用于对数据进行保存统计并分析处理的数据库，方法包括以下几个步骤：

（1）更新数据库：以相同时间间隔向数据库中插入用户信息、频谱带宽、频段、空洞时间；

（2）数据库根据插入的内容，计算白空、灰空、黑空概率，并为每个频谱标记空洞等级；

（3）动态频谱管理中心根据非授权用户的参数设计至少两种查询方法，并向数据库提交其中一种查询方法的查询请求；

（4）数据库根据查询请求，检索出查询结果，查询结果包含空洞详细信息；

（5）如何查询结果正常，则将查询结果反馈给动态频谱管理中心进行频谱分配，结束查询；

如果查询结果异常或者未查询到相应的内容，则更改查询方法，转向步骤（6）；

（6）动态频谱管理中心如果继续查询，则转向步骤（3），如果放弃查询，则结束查询。

上述数据库包括用于记录检测地点频谱原始使用状态的频谱原始使用状态子表、用于记录加入非授权用户时频谱整体的使用状况的频谱整体使用状态子表、用于记录频谱检测设备当前的探测数据并作为动态频谱管理中心查询主体的查询子表、用于对空洞进行统计分析并进行标示的空洞分析子表、用于标示空洞等级的空洞等级标示子表、用于统计频谱原始使用状态的原始频谱统计子表、用于统计加入非授权用户时频谱整体使用状况的整体频谱统计子表和用于标示功率值梯度的功率梯度子表。

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配，如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空.同样按照优先分配带宽小的空洞的原则.

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

本发明的数据库构造合理并且完善，能够支持动态频谱管理中心对频谱的分配和管理；数据库对数据进行记录、统计和处理，并根据非授权用户的参数设计多种可供动态频谱管理中心选择的查询方法，使动态频谱的管理变得更加的方便，使动态频谱管理中心对频谱的管理和分配变得更加的快捷和准确。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明的数据库架构图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明提供一个支持动态频谱管理的数据库和数据查询方法，动态频谱管理中心通过查询数据库来了解和掌握一个地点的频谱使用的整体状况，不影响授权用户对频段的正常使用情况下，可以动态的将那些没有被使用的频段分配给非授权用户(在一定规则下重复使用己分配给授权用户的频段且不影响其它授权用户对频段的正常使用的用户)使用。因此在动态频谱管理系统中，一个设计完善的数据库是必不可少的，它对频谱的使用状况进行记录，为频谱的再分配提供了参考的依据。

参见图1，本发明的一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，含有动态频谱管理中心和数据库，方法包括以下几个步骤：

（1）更新数据库：以相同时间间隔向数据库中插入用户信息、频谱带宽、频段、空洞时间；

（2）数据库根据插入的内容，计算白空、灰空、黑空概率，并为每个频谱标记空洞等级；

（3）动态频谱管理中心根据非授权用户的参数设计至少两种查询方法，并向数据库提交其中一种查询方法的查询请求；

（4）数据库根据查询请求，检索出查询结果，查询结果包含空洞详细信息；

（5）如何查询结果正常，则将查询结果反馈给动态频谱管理中心进行频谱分配，结束查询；

如果查询结果异常或者未查询到相应的内容，则更改查询方法，转向步骤（6）；

（6）动态频谱管理中心如果继续查询，则转向步骤（3），如果放弃查询，则结束查询。

本发明设计了一种配合动态频谱管理中心工作的记录频谱使用状况的数据库。是针对单一检测地点设计的数据库。通过设计合理完善的数据库，将检测到的数据保存到数据库中，再对所保存的数据进行分析，对数据库中所记录的频谱的使用状况做出统计处理，对符合条件的空洞做出标示，进而提供相关的查询方法给动态频谱管理中心使用。

参见图2，本发明的数据库由八个相互关联的子表构成，每一个子表都有各自不同的作用以及不同的数据处理方式。数据库的更新不能是随意的，应该根据具体的实际情况，但是要求数据的输入频率是一样的，也就是要相等时间间隔向数据库中输入数据。

各子表的用途和工作原理如下:

(1)“频谱原始使用状态子表”

“频谱原始使用状态子表”实例命名为AuthorUser。即记录某个特定的频段和授权用户使用信息。

(2)“频谱整体使用状态子表”

“频谱整体使用状态子表”的设计类似于“频谱原始使用状态子表”的实例AuthorUser的设计，不同点在于记录了在某一时段的频谱使用状态。

(3)“查询子表”的设计

“查询子表”是直接向动态频谱管理中心提供查询的子表。它包含了频点所对应频段的带宽(BandWidth)，频段的功率(PowValue)，空洞的等级标示(Figure)，对应空洞等级标示子表KDRankSign中的相应数值，对于空洞的等级标示，定义了三种颜色:白色，灰色，黑色。把那些空闲的频段，并且干扰很低的频段称为白空；对于那些虽然干扰比较高，但是在一定的条件下仍然可以提供给非授权用户使用的频段，称为灰空；对于那些不能分配给非授权用户再使用的频段，称为黑空。

(4)“空洞分析子表”的设计

该子表实例KDAnalyze的作用是统计一段时间内，频段是白空，灰空，黑空的概率。数值分别为0,1,2，其中数值0表示在这一个时刻所对应的频段为白空，数值1表示在这一个时刻所对应的频段为灰空，数值2表示在这一个时刻所对应的频段为黑空。通过长时间的统计可以得出各个频段在很长一段时间内分别为白灰黑的概率。可作为查询依据。

(5)“空洞等级标示子表”的设计

该子表的实例KDRankSign，作用是标示空洞的等级。记录的数值为0,1,2,分别表示空洞的等级为白空、灰空和黑空。

(6)“原始频谱统计子表”的设计

记录了某些特定频段的使用记录统计。包含频段，功率，时间等。

(7)“整体频谱统计子表”的设计

记录所有频谱的使用记录统计，包含所有相关的信息。

(8)“功率梯度子表”的设计

PowGrade标示功率的数值大小。数值0,1,2,3,4分别代表的功率值为10w,40w,50w,80w,90w。把检测到的数据保存到数据库中并对数据进行分析处理工作。数据的输入是通过相关的接口实现的，对于数据输入的频率(或者说数据库更新的频率)要根据具体的情况进行设置。

频谱原始使用状态子表为原始频谱统计子表提供服务，频谱整体使用状态子库为整体频谱统计子表提供服务，而空洞分析子表、空洞等级标示子表、功率梯度子表以及原始频谱统计子表和整体频谱统计子表都是为查询子表服务的。

各子表之间的关系是根据查询方法而建立起来的，使之能够协调工作，其中，频谱原始使用状态子表为原始频谱统计子表提供服务，频谱整体使用状态子表为整体频谱统计子库提供服务，而空洞分析子表、空洞等级标示子表、功率梯度子表以及原始频谱统计子表和整体频谱统计子表都是为查询子表服务的。

通过对大量数据的分析处理，对频谱的使用状况做出描述，并根据不同的参数为动态频谱管理中心提供多种的查询方法。对于每一个频段，信息包含有带宽(BandWidth)，白空的概率(WProbability),灰空的概率(GProbability)，黑空的概率(BProbability)，功率值(PowValue)，空洞的等级标示(Figure),频段的ID(FreID)。对于这些有关空洞的参数，其中的白空的概率(Probability)、灰空的概率(GProbability)、黑空的概率(Probability)、空洞的稳定度(Stability)等是通过长期的对检测数据进行统计和分析得出的；而对于带宽(BandWidth)、功率值(PowValue)、空洞的等级标示(Figure)等参数是经过对频谱检测设备每一次探测所得到的数据值进行分析处理所得到的。

由于客观原因，数据传给数据库必然要经过一定的时延，但是对于动态频谱管理中心而言，在数据库下次更新之前，它只能根据当前的数据进行查询。数据库为动态频谱管理中心提供了各种快速而且合理的查询方法。动态频谱管理中心只需要根据非授权用户需求的参数就可以组合出多种的查询方法。

数据库可以提供的各种查询方法如下：

查询方法I，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

查询方法2，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。

查询方法3，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空.同样按照优先分配带宽小的空洞的原则.

查询方法4，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

查询方法5，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

查询方法6，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则.

查询方法7，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。

查询方法8，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配。如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

查询方法9，如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配，如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

所有查询的基础是基本查询，ft一个基本查询都是由八个子表中的几个子表进行的联合查询，由此可以查询到空洞的详细的信息，包含有带宽(Bandwidth)，白空的概率(WProbabi1i ty)，灰空的概率(Probability)，黑空的概率(Probability)，功率值(PowValue)，空洞等级标示(Figure),频段的ID(FreID)。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，含有动态频谱管理中心和用于对数据进行保存统计并分析处理的数据库，其特征在于， 

所述方法包括以下几个步骤： 

（1）更新数据库：以相同时间间隔向数据库中插入用户信息、频谱带宽、频段、空洞时间； 

（2）所述数据库根据插入的内容，计算白空、灰空、黑空概率，并为每个频谱标记空洞等级； 

（3）所述动态频谱管理中心根据非授权用户的参数设计至少两种查询方法，并向所述数据库提交其中一种查询方法的查询请求； 

（4）所述数据库根据查询请求，检索出查询结果，所述查询结果包含空洞详细信息； 

（5）如何查询结果正常，则将所述查询结果反馈给动态频谱管理中心进行频谱分配，结束查询； 

如果查询结果异常或者未查询到相应的内容，则更改查询方法，转向步骤（6）； 

（6）所述动态频谱管理中心如果继续查询，则转向步骤（3），如果放弃查询，则结束查询。 

2.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

所述数据库包括用于记录检测地点频谱原始使用状态的频谱原始使用状态子表、用于记录加入非授权用户时频谱整体的使用状况的频谱整体使用状态子表、用于记录频谱检测设备当前的探测数据并作为动态频谱管理中心查询主体的查询子表、用于对空洞进行统计分析并进行标示的空洞分析子表、用于标示空洞等级的空洞等级标示子表、用于统计频谱原始使用状态的原始频谱统计子表、用于统计加入非授权用户时频谱整体使用状况的整体频谱统计子表和用于标示功率值梯度的功率梯度子表。 

3.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配，如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。 

4.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。 

5.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空.同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。

6.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。 

7.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。 

8.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。 

9.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配稳定度低的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配稳定度低的空洞的原则。 

10.根据权利要求1所述的基于数据库数据查询的动态频谱管理方法，其特征在于， 

步骤（3）中的查询方法为：如果可以找到符合条件的空洞，应该按照优先分配带宽小的空洞的原则进行空洞的分配；如果要求的空洞的等级为灰空，但是没有相应的空洞符合要求，便自动查询白空，同样按照优先分配带宽小的空洞的原则。 

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