ES2751718T3

ES2751718T3 - Procedimiento y aparato relacionados con detección de espectro

Info

Publication number: ES2751718T3
Application number: ES09758620T
Authority: ES
Inventors: Yngve Selen; Jonas Kronander; Hugo Tullberg
Original assignee: Optis Cellular Technology LLC
Current assignee: Optis Cellular Technology LLC
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2020-04-01
Anticipated expiration: 2029-06-01
Also published as: HUE047383T2; JP5337873B2; WO2009148393A1; CN102057736A; US8270906B2; EP2283672A4; CN102057736B; PL2283685T3; US20110076959A1; CN102057711B; WO2009148401A1; US20110065471A1; CN102057711A; EP2283685B1; US8509701B2; EP2283685A1; EP2283685A4; EP2283672A1; EP2283671A4; JP2011524126A

Abstract

Un procedimiento para un dispositivo, comprendiendo el procedimiento: recibir (17; 35) una invitación a participar en una detección cooperativa de espectro; en respuesta a la invitación, determinar de forma autónoma (19) si participar o no participar en la detección cooperativa de espectro; y realizar (21; 45) la detección del espectro en caso de que se determine participar en la detección cooperativa de espectro, estando el procedimiento caracterizado porque la etapa de determinación autónoma se basa en un procedimiento aleatorio (37,39,41).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y aparato relacionados con detección de espectro

CAMPO TÉCNICO

La presente invención pertenece al campo de comunicaciones por radio, y en particular a la parte de este campo en el que la utilización de espectro se basa en una detección cooperativa de espectro.

ANTECEDENTES

Investigaciones recientes han demostrado que el uso del espectro radio eléctrico es a menudo bastante ineficiente. Un factor clave en este sentido es el actual sistema de concesión de licencias de espectro. Es decir, se licencia una parte del espectro radio eléctrico a una parte, tal como un operador de un sistema de comunicaciones por radio, a quien se le concede un derecho exclusivo de utilizar esta parte del espectro radio eléctrico. Por ejemplo, a pesar de que partes significativas del espectro útil están bajo licencia, diversas mediciones (véase, por ejemplo, T. Erpek, K. Steadman, D. Jones, "Spectrum Occupancy Measurements: Dublin, Ireland, Collected On April 16-18, 2007", Shared Spectrum Company Report, 2007) indican que algunas partes de este espectro están muy infra utilizadas. Por lo tanto, un uso más flexible del espectro radio eléctrico se ha convertido en un tema intensivo de investigación dentro del cual el objetivo es optimizar, es decir, maximizar, el uso del espectro radio eléctrico disponible. Un enfoque perseguido en la reglamentación ha sido el de conceder licencias del espectro a un licenciatario (usuario principal), permitiendo al mismo tiempo que la banda de frecuencia autorizada sea utilizada por otros usuarios (usuarios secundarios) a condición de que no introduzcan interferencias perjudiciales para la operación del sistema del usuario principal. Otro enfoque que se está debatiendo es el de disponer de un espectro completamente sin licencia, que se debe compartir con igualdad de derechos entre muchos usuarios.

Se han desarrollado nuevas nociones y terminologías en un esfuerzo por introducir un uso más flexible y eficiente del espectro radio eléctrico.

Un nuevo término es el de Acceso Dinámico al Espectro, que describe un acceso a un espectro en el que las unidades radio eléctricas no se limitan a utilizar sólo una banda del espectro específica (tal como su espectro licenciado), sino que adaptan el espectro que utilizan en función de condiciones tales como un rendimiento estimado y requisitos de latencia, disponibilidad de espectro, etc. Por ejemplo, un sistema celular que sufra una carga elevada en su propio espectro licenciado podría acceder dinámicamente a bandas del espectro que son propiedad de otro licenciatario para aumentar temporalmente su rendimiento, siempre que no cause interferencias inaceptables para el sistema principal, o que una red de nodos de comunicación pueda cambiar su frecuencia de operación en función de unas condiciones de espectro actuales. Potencialmente, un acceso dinámico al espectro puede permitir un uso más eficiente del recurso limitado que es un espectro radio eléctrico. Esto se debe a que varios sistemas comparten los mismos recursos, de modo que cuando un sistema requiere sólo una pequeña cantidad del espectro, otros sistemas que experimentan mayores cargas pueden utilizar un mayor ancho de banda.

Otro concepto importante es el de espectro bajo demanda, lo que significa que unos nodos de radio sólo funcionan como usuarios sin licencia (o secundarios) en una banda del espectro cuando son activados para hacerlo. Una de las razones por las que los nodos radio eléctricos inician una comunicación en bandas de frecuencia sin licencia podría ser que una banda de frecuencia con licencia (si la hay) no puede satisfacer las necesidades deseadas. Estos eventos se pueden producir, por ejemplo, durante horas punta en estaciones centrales, durante eventos especiales tales como conciertos o eventos deportivos, o cuando varios usuarios en la misma celda demandan un gran ancho de banda. El escenario del espectro bajo demanda, en general, se observa ligeramente diferente dependiendo de la estructura de la red, que puede ser tanto centralizada como descentralizada (autónoma).

Una red centralizada tiene un nodo principal (o central) que tiene una función de control sobre la red. Ejemplos de redes centralizadas son las redes celulares comunes utilizadas hoy en día para comunicación móvil, en las que el nodo principal (normalmente una estación base, BS: Base Station) controla todas las comunicaciones con otros nodos (equipos de usuario, UE: User Equipements) dentro de una celda. Otro ejemplo de red centralizada es una red ad hoc en la que un nodo maestro (una función que puede ser proporcionada y transferida a cualquier nodo de la red) tiene una función reguladora sobre los otros nodos.

En una red descentralizada, todos los nodos son esencialmente iguales (es decir, ningún nodo puede controlar la operación de otro nodo) y operan y se comunican de forma autónoma. El uso de un espectro se realiza de acuerdo con unas reglas predeterminadas, o etiqueta. Si un nodo experimenta una mayor demanda de ancho de banda, puede aumentar su uso de un espectro compartido, si hay nodos vecinos que están dispuestos a reducir su uso del espectro. Alternativamente, el nodo puede intentar detectar y acceder a un espectro no utilizado (que no tiene que ser necesariamente compartido con los otros nodos) para satisfacer la demanda.

Un concepto que se refiere tanto a redes centralizadas como a descentralizadas (así como al Acceso Dinámico al Espectro en general) es la denominada detección de espectro (en lo sucesivo, "detección"). La detección es el acto de determinar, mediante la monitorización de transmisiones por radio si, por ejemplo, una determinada banda del espectro está actualmente libre, al menos en parte, para su uso. Es decir, la detección es una forma de encontrar oportunidades de espectro (por ejemplo, diversas formas de recursos de radio), a las que se puede acceder de manera dinámica, y posiblemente secundaria. Un dispositivo que participa en la detección se suele denominar sensor. Varios nodos de la red, tales como equipos de usuario y estaciones base, pueden actuar como sensores. Dado que las oportunidades de espectro que se identifican mediante la detección se pueden considerar poco fiables, se pueden utilizar para transmisiones que se consideran no críticas en cuanto al tiempo.

Se ha demostrado, por ejemplo, en A. Ghasemi, E. S. Sousa, "Opportunistic Spectrum Access in Fading Channels Through Collaborative Sensing", Journal of Communications, vol. 2, no. 2, pp. 71-82, marzo de 2007, que varios sensores que experimentan, al menos en cierta medida, unos deterioros no correlacionados (con respecto a las posibles señales a las que se aplica la detección) son necesarios para conseguir una alta fiabilidad. Esto se debe a que un solo sensor puede estar en un deterioro profundo, lo que hace virtualmente imposible detectar un uso actual de recursos del espectro. Por lo tanto, a menudo se aboga por que la detección se realice de manera cooperativa con la participación de una pluralidad de sensores.

La investigación actual se ha centrado principalmente en proporcionar procedimientos para detectar oportunidades de espectro utilizando la detección cooperativa. Sin embargo, se ha avanzado muy poco para seleccionar los sensores que participarán en la detección cooperativa. El concepto de “extensión de distancia” ("distance spread") es tratado en 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. Aquí se trata el rendimiento de la detección con respecto al número de sensores que participan en la detección cooperativa y la distancia entre los sensores más lejanos en línea recta. El artículo muestra que una vez que un cierto número de sensores están participando en la detección cooperativa, la agregación de más sensores sólo mejora marginalmente el rendimiento de detección. Una desventaja, sin embargo, es que la geometría está limitada principalmente a una línea recta.

Por supuesto, un sensor que realiza la detección de espectro consumirá recursos generales del sistema. Por ejemplo, el sensor utilizará energía para su receptor y circuitos de banda base y puede, de este modo, reducir la vida útil de una batería, y el proceso de detección consumirá capacidad de procesamiento. Además, un sensor normalmente necesita comunicar su resultado de alguna manera, lo que requiere recursos de comunicación adicionales. Por lo tanto, es deseable utilizar el menor número posible de sensores en la detección, sin dejar de tener un número suficiente para que la detección sea fiable. En este sentido, el número de sensores a utilizar es un compromiso entre tener una alta fiabilidad de la detección y tener una demanda baja o razonable de recursos, tales como capacidad de la batería, de los sensores participantes y de sobrecarga de transmisión en el sistema de comunicaciones. En consecuencia, existe una necesidad de poder seleccionar los sensores que participan en la detección cooperativa de una manera "óptima" que equilibre de forma adecuada estos aspectos conflictivos.

Un objeto de la presente invención es, por lo tanto, superar o al menos mitigar al menos una de las dificultades indicadas anteriormente.

RESUMEN

La invención es definida por la materia de las reivindicaciones independientes 1 y 14.

Según un aspecto de ejemplo de la invención, el dispositivo recibe primero una invitación para participar en una detección cooperativa de espectro. El dispositivo toma una decisión autónoma sobre si participar o no participar en la detección cooperativa de espectro en respuesta a la invitación. La decisión es autónoma en el sentido de que no es obligatorio que el dispositivo participe en la detección cooperativa de espectro a la que se refiere la invitación. El dispositivo puede decidir participar o no participar. Sin embargo, si se determina que va a participar en la detección cooperativa de espectro a la que se refiere la invitación, se realiza la detección del espectro.

Según otro aspecto de la presente invención, el objeto indicado anteriormente se consigue con un dispositivo para realizar el procedimiento anterior. En particular, el dispositivo puede comprender una unidad de comunicación para recibir la invitación a participar en la detección cooperativa de espectro y una unidad de decisión configurada para tomar la decisión autónoma de participar o no participar en la detección cooperativa de espectro.

Con el enfoque indicado anteriormente, la selección de sensores pasa a ser "distribuida", es decir, corresponde al propio dispositivo decidir sobre la participación en la detección cooperativa, en lugar de tener, por ejemplo, una entidad central que determina qué dispositivos deben actuar como sensores en la detección cooperativa de espectro. Una ventaja es que se puede mantener al mínimo la cantidad de señalización requerida para la selección de sensores, ahorrando con ello recursos de comunicación. Si, por el contrario, se tomara una decisión central sobre la participación de sensores, habría que realizar una investigación adicional para encontrar dispositivos candidatos para la detección cooperativa de espectro, y esta investigación requeriría, por supuesto, una señalización adicional entre la entidad central y los dispositivos sensores potenciales.

Además, en ejemplos particulares , se puede hacer que la decisión autónoma dependa de diversas formas de información, que pueden incluir información específica para el dispositivo en cuestión. Por ejemplo, dicha información puede incluir cualquiera de las siguientes: información sobre el estado de la batería; información sobre la participación anterior en la detección cooperativa; información sobre sensores cercanos; información sobre un número total de entidades que han sido invitadas a participar en la detección cooperativa de espectro; e información sobre el número deseado de entidades que participarán en la detección cooperativa de espectro. Una ventaja de este tipo de formas de realización es que el dispositivo puede decidir participar en la detección cooperativa de espectro sólo cuando las condiciones son favorables para ese dispositivo en particular. Por ejemplo, en situaciones en las que la participación en la detección cooperativa de espectro supondría una carga excesiva para el dispositivo en términos de recursos, por ejemplo, la capacidad de la batería, el dispositivo puede decidir no participar. En dichas formas de realización, la detección cooperativa se realizará de manera ventajosa, en el sentido de que los recursos del sistema sólo se tendrán en cuenta para la detección cooperativa de espectro cuando sea más conveniente, consiguiendo con ello un uso más óptimo de los recursos generales del sistema.

Además, en ejemplos particulares, el dispositivo puede tomar la decisión autónoma sobre si participar o no participar en la detección cooperativa de una manera probabilística. Es decir, el dispositivo determina, en base a un procedimiento aleatorio, si participar o no participar en la detección cooperativa. Una ventaja de este enfoque es que proporciona una manera particularmente eficiente de equilibrar entre el deseo de obtener un número suficiente de sensores para la participación en la detección cooperativa y el deseo de limitar la carga general sobre recursos del sistema causada por la detección cooperativa. Si, por el contrario, la participación es determinada sólo por criterios deterministas, puede ocurrir que muchos sensores tengan actualmente pocos recursos y, por lo tanto, decidan no participar en la detección. El resultado podría ser que participen muy pocos sensores en la detección cooperativa que, por consiguiente, resulta poco o nada fiable. Por otro lado, si muchos sensores tienen actualmente un alto nivel de recursos, puede ocurrir que participe un número innecesariamente grande de sensores en la detección, lo que, por lo tanto, consume los recursos generales del sistema más de lo que es necesario para proporcionar una detección fiable. Con el enfoque probabilístico, estas dos situaciones extremas se pueden evitar en gran medida. Se pueden tener en cuenta las condiciones que son específicas para cada dispositivo haciendo que el procedimiento aleatorio dependa de dichas condiciones.

Ahora se describirá la invención usando además formas de realización de ejemplo y con referencia a los dibujos. Una persona experta en la materia apreciará que otros objetos y ventajas pueden estar asociados con estas formas de realización de ejemplo de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un diagrama esquemático de red que ilustra una situación de ejemplo de operación de espectro bajo demanda en la que se pueden aplicar formas de realización de la invención.

La Figura 2 es un diagrama de frecuencia-tiempo que ilustra una operación de espectro bajo demanda en la situación de red ilustrada en la Figura 1.

La Figura 3 es diagrama de flujo que ilustra una operación de detección cooperativa de espectro de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra una determinación probabilística de participación en una detección cooperativa de espectro de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra una determinación probabilística de participación en una detección cooperativa de espectro de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La Figura 6 es un diagrama que ilustra una selección de una función de probabilidad particular de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La Figura 7 es un diagrama que ilustra una función de densidad de probabilidad de ejemplo.

La Figura 8 es un diagrama de función que ilustra una función de probabilidad generada de forma iterativa según una forma de realización de la invención.

La Figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo sensor según una forma de realización de la invención.

La Figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo sensor según una forma de realización de la invención.

La Figura 11 es una tabla que resume algunos ejemplos de selección de función de probabilidad según formas de realización de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La Figura 1 es un diagrama de red esquemático que ilustra una situación de espectro bajo demanda, sólo de ejemplo, en la que se pueden aplicar formas de realización de la presente invención. En la Figura, hay dos sistemas de comunicación por radio S1 y S2 con áreas de cobertura que intersectan. Aquí, a modo de ejemplo, el sistema S1 es un sistema de radio difusión televisiva, representado simbólicamente por dos antenas de radio difusión P1 y P2, y el sistema S2 es un sistema de comunicación por radio celular, representado simbólicamente por dos estaciones base BS1 y BS2, que proporcionan cobertura de radio en las celdas C1 y C2, respectivamente. También se muestran una serie de equipos de usuario (UE) servidos por el sistema S2. El sistema S1 tiene una licencia para la banda de espectro B1. Sin embargo, el sistema S2, que tiene una licencia para otra banda de espectro B2, también quiere poder explotar oportunidades de espectro en la banda de espectro B1. Por consiguiente, el sistema S2 tiene una banda de espectro fiable B2 en la que puede programar toda la señalización de control, así como datos y otras formas de comunicación. Al mismo tiempo, si es necesario o deseado, tiene la opción de ampliar temporalmente su espectro disponible utilizando la banda de espectro menos fiable B1 como usuario secundario. Mientras la carga de sistema en el sistema S2 es baja en relación con el ancho de banda de la banda de espectro B2, probablemente no sea necesario que el sistema S2 utilice recursos en la banda de espectro B1. Sin embargo, cuando la carga del sistema pasa a ser alta, el sistema S2 puede utilizar la banda de espectro B1, por ejemplo, para transmisiones no críticas en cuanto al tiempo, tales como transferencias de archivos de gran tamaño y otras similares. Por lo tanto, el sistema S2 necesita desarrollar un conocimiento de las oportunidades de espectro existentes en la banda de espectro B1, es decir, recursos de radio (por ejemplo, recursos de tiempo/frecuencia o códigos) en la banda de espectro B1 que actualmente no son utilizados por el sistema S1, o por cualquier otro sistema que esté operando como usuario secundario en la banda de espectro B1. Si el sistema S2 está seguro de que hay recursos en la banda de espectro B1 que no se están utilizando, el sistema S2 puede optar por utilizar esos recursos para su propio tráfico.

La Figura 2 es un diagrama de frecuencia-tiempo que proporciona un ejemplo de operación de espectro bajo demanda aplicado a la situación de red de la Figura 1. En un momento t1, el sistema S2 experimenta un aumento de la demanda de espectro cuando su banda de espectro licenciada B1 pasa a utilizarse plenamente. El sistema S2 comienza a detectar la banda B1 en busca de oportunidades de espectro. En un momento t2, el sistema S2 ha detectado una oportunidad de espectro y comienza a utilizar parte de la banda de espectro B1 de manera secundaria. En el momento t3, disminuye la demanda de espectro en el sistema S2, pero S2 todavía utiliza recursos en B1. En un momento t4, disminuye aún más la demanda de espectro y el sistema S2 abandona la banda de espectro B1.

La detección en el sistema S2 se realiza preferiblemente de forma cooperativa, con la participación de una pluralidad de sensores, con el fin de mejorar la fiabilidad. Los nodos del sistema S2, tales como estaciones base y/o equipos de usuario que reciben servicio, pueden actuar como sensores.

La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de detección cooperativa de acuerdo con una forma de realización de la invención. El lado izquierdo de la Figura 3 ilustra acciones realizadas por un nodo de inicio, que en la situación ilustrada en la Figura 1 podría ser, por ejemplo, una de las estaciones base BS1 o BS2. Sin embargo, en general, el nodo de inicio puede ser cualquier tipo de nodo y también puede ser capaz de actuar como sensor. El lado derecho de la Figura 3 ilustra acciones realizadas por otro nodo, que actúa como sensor (por ejemplo, un equipo de usuario o una estación base en el ejemplo de la Figura 1). En un bloque 11, el nodo de inicio ha alcanzado la decisión de que se necesita más espectro y, por lo tanto, envía una petición de detección invitando a una pluralidad de sensores a participar en una detección cooperativa en el bloque 13. La solicitud de detección puede llegar a un nodo sensor a través de una ruta directa, pero también puede llegar al sensor a través de uno o más nodos intermedios. La solicitud de detección puede especificar los recursos de espectro a los que se debe aplicar la detección cooperativa. En un bloque 17 la solicitud de detección es recibida por uno de los nodos que actúa como sensor. En respuesta a la recepción de la solicitud de detección, el nodo sensor toma una decisión sobre si participar o no participar en la detección cooperativa en un bloque 19. Si el nodo sensor determina que va a participar en la detección cooperativa, se realiza la detección en un bloque 21. Durante la detección, el nodo sensor está pendiente de los recursos de espectro aplicables, que pueden haber sido especificados en la solicitud de detección, para detectar si estos recursos están ocupados o si parecen estar libres para uso secundario. Después de realizar la detección, el nodo sensor resume un resultado de la detección en un informe de detección que es enviado al nodo de inicio en un bloque 23. En este ejemplo en particular, se envía un informe de detección al nodo de inicio también cuando el nodo sensor no ha participado en la detección cooperativa, por ejemplo, para que el nodo de inicio sea explícitamente conocedor del hecho de que el nodo sensor no ha participado en la detección cooperativa. Sin embargo, esto es sólo opcional. Durante un intervalo de tiempo especificado, el nodo de inicio recibe informes de detección procedentes de los sensores que han sido invitados a participar en la detección cooperativa en un bloque 25. Los informes recibidos son procesados por el nodo de inicio en el bloque 27. El procesamiento de los informes de detección produce como resultado una decisión de utilización en el bloque 29. La decisión de utilización establece si se ha detectado o no una o más oportunidades de espectro como resultado de la detección cooperativa. En un bloque 31, el nodo de inicio envía la decisión de utilización y posiblemente información adicional a nodos relevantes del sistema. Aquí, el nodo sensor recibe esta transmisión en el bloque 33.

Por consiguiente, en la forma de realización de la Figura 3, los sensores no están obligados a participar en la detección cooperativa, sino que se les permite tomar una decisión autónoma sobre si participar o no participar en la detección cooperativa. En este sentido, la selección de los sensores que participan en la detección cooperativa se realiza de forma distribuida. Cada sensor puede basar su decisión en uno o más parámetros y/o variables, que pueden tener en cuenta una o más condiciones y/o capacidades específicas del sensor en cuestión, tal como la capacidad disponible de la batería del sensor, capacidad de procesamiento del sensor, etc. Permitiendo que los sensores determinen de forma autónoma si participan o no participan en la detección cooperativa, un sensor puede evitar su participación si su situación actual de recursos es tan baja (por ejemplo, baja energía de batería restante o altas demandas de procesamiento) que la participación en la detección cooperativa introduciría una carga indebida en los recursos actuales del sensor. Una ventaja de este enfoque "distribuido" de selección de sensores es que la cantidad de señalización requerida para la selección de sensores se puede mantener al mínimo, ahorrando con ello recursos de comunicación. Si, por el contrario, se tomara una decisión central sobre la participación de los sensores, habría que realizar una investigación adicional para encontrar dispositivos candidatos para la detección cooperativa de espectro, y esta investigación requeriría, por supuesto, una señalización adicional entre la entidad central y dispositivos sensores potenciales.

En formas de realización particulares, la etapa 19 puede incluir una comprobación para determinar si el nodo que recibe la petición de detección tiene la capacidad de realizar una detección. Esto es particularmente útil cuando se utiliza la denominada Radio Definida por Software SDR (Software Defined Radio). La SDR significa que un equipo de radio puede alterar gran parte de su operación de radio, tal como parámetros de operación de rango de frecuencias, el tipo de modulación o la potencia máxima de salida, etc., haciendo cambios en el software sin modificar componentes de hardware. En dicha situación, es evidente que la capacidad de detección puede ser sólo una cuestión de tener el software adecuado disponible. Por lo tanto, tiene sentido comprobar si hay actualizaciones recientes del software que puedan proporcionar capacidades de detección que antes no existían.

En formas de realización particulares, el sensor puede tomar su decisión sobre si participar o no participar en la detección cooperativa de manera probabilística. Es decir, el sensor determina, en base a un procedimiento aleatorio, si participar o no participar en la detección cooperativa. Preferiblemente, el procedimiento aleatorio es tal que el sensor participará con una cierta probabilidad determinada, denominada en lo sucesivo probabilidad de participación (P). La probabilidad de participación P se puede basar en cada caso en uno o más parámetros y/o variables. En formas de realización de ejemplo, la probabilidad de participación P se puede determinar calculando una función matemática definida, denominada en lo sucesivo función de probabilidad (f). La probabilidad de participación P se obtiene entonces como P = f(lista), en el que la "lista" sólo se utiliza como forma tipográfica para expresar que la función de probabilidad f es una función de una lista de uno o más parámetros. La lista puede, por ejemplo, incluir uno o más de los siguientes parámetros: capacidad de batería restante, información relativa a participación anterior en la detección cooperativa, información relativa a sensores cercanos, información sobre el número total de sensores disponibles para la detección cooperativa, etc. Por ejemplo, la función de probabilidad f se puede definir como una función del número total de entidades que han sido invitadas a la detección cooperativa Nto y de la capacidad de batería restante Br del sensor, por ejemplo como:

En este caso, Bmax es la capacidad de batería máxima del sensor. El valor Nto puede, por ejemplo, ser suministrado al sensor desde un nodo de inicio como parte de, o en conexión con, una solicitud de detección. En particular, se puede observar que en este ejemplo la función de probabilidad f aumenta con el aumento de la energía de batería restante Bry disminuye con el aumento del número de sensores disponibles, Ntot.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para una determinación probabilística de la participación de sensor en una detección cooperativa de acuerdo con una forma de realización de ejemplo de la invención. En un bloque 35, el sensor recibe una petición de detección que invita al sensor a participar en la detección cooperativa. Entonces, en un bloque 37, el sensor obtiene la probabilidad de participación P, por ejemplo, evaluando una función de probabilidad predeterminada f, tal como se ha explicado anteriormente. El sensor realiza entonces un procedimiento aleatorio para determinar si participar o no participar en la detección. El procedimiento aleatorio está concebido de tal manera que el sensor participará con una probabilidad igual a la probabilidad de participación obtenida P. Aquí, el procedimiento aleatorio incluye das etapas. Primero, en un bloque 39, se genera un número aleatorio n -en esta forma de realización particular, se supone que el número aleatorio n se genera de acuerdo con una distribución de probabilidades uniforme a lo largo del intervalo [0,1]. Segundo, en un bloque 41, el número aleatorio generado n se compara con la probabilidad de participación obtenida P para determinar si el sensor debe participar o no participar en la detección cooperativa. En esta forma de realización particular, esto significa comprobar si el número aleatorio generado n es inferior a la probabilidad de participación P. Como bien entiende un experto en la materia, la probabilidad de que se cumpla esta condición es exactamente igual a la probabilidad de participación obtenida P. En consecuencia, si el número aleatorio n es inferior a la probabilidad de participación P, se determina que el sensor debe participar en la detección, que se realiza a continuación en un bloque 45. De lo contrario, no se realiza ninguna detección, tal como se indica en el bloque 43. En un bloque 47, se comunica un resultado de cualquier detección realizada a, por ejemplo, un nodo de inicio. Obsérvese que, en este ejemplo, no se construye ningún informe de detección si el nodo decide no participar en la detección cooperativa.

La determinación probabilística sobre la participación en la detección cooperativa tiene la ventaja de que proporciona una manera de equilibrar entre el deseo de obtener un número suficiente de sensores para su participación en la detección cooperativa y el deseo de limitar la carga general sobre los recursos del sistema causada por la detección cooperativa. Si la participación se determina sólo en base a criterios deterministas, puede ocurrir que muchos sensores tengan actualmente pocos recursos (por ejemplo, poca energía de batería restante) y, por lo tanto, decidan no participar en la detección. El resultado es que participan muy pocos sensores en la detección cooperativa, lo que hace que ésta sea poco fiable. Por otro lado, si muchos sensores tienen actualmente un alto nivel de recursos, puede ocurrir que un número innecesariamente grande de sensores participe en la detección, lo que por lo tanto consume recursos generales del sistema más de lo que es necesario para proporcionar una detección fiable. Con el enfoque probabilístico, estas dos situaciones extremas se pueden evitar en gran medida. Condiciones que son específicas para cada sensor pueden ser tenidas en cuenta haciendo que la probabilidad de participación P para el sensor en cuestión dependa de dichas condiciones.

La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para una determinación probabilística de participación de un sensor en la detección cooperativa de acuerdo con otra forma de realización de ejemplo de la invención. El procedimiento de la Figura 5 incluye varias etapas que son las mismas que las del procedimiento de la Figura 4. A estas etapas se les han otorgado los mismos números de referencia que en la Figura 4 y no se volverán a comentar en detalle. En el procedimiento de la Figura 5, no existe una sola función de probabilidad posible y, por lo tanto, el procedimiento comprende una acción, en un bloque 37.1, de seleccionar la función de probabilidad f que se va a utilizar. La probabilidad de participación P se obtiene entonces, en un bloque 37.2, mediante una evaluación de la función de probabilidad seleccionada f.

A continuación, se presentan algunos ejemplos prácticos, pero no limitativos, de cómo seleccionar la función de probabilidad f. Para comodidad del lector, algunos de estos ejemplos se resumen en una tabla de la Figura 11.

En formas de realización particulares, la función de probabilidad a utilizar podrá ser seleccionada de entre una colección predeterminada de funciones. Las funciones de la colección no necesitan tener el mismo dominio. La colección puede comprender un número finito de funciones, pero en principio también puede comprender un número infinito de funciones (más adelante se proporcionará un ejemplo de esto).

La selección de la función de probabilidad a utilizar se puede basar, por ejemplo, en información proporcionada por un nodo de inicio. Una forma de realización de esto es permitir que el nodo de inicio adjunte un parámetro de necesidad np a, por ejemplo, una petición de detección. El parámetro de necesidad np indica si se necesitan más o menos sensores en comparación con una ocasión anterior de detección cooperativa. El sensor puede entonces basar su selección de función de probabilidad en la información proporcionada por el parámetro de necesidad np o, según otro ejemplo, np puede ser un parámetro de una o varias funciones de probabilidad f. Si se necesitan más sensores, el sensor puede seleccionar una función de probabilidad que en general produzca mayores valores de la probabilidad de participación P en comparación con una función de probabilidad utilizada anteriormente. Si, por otra parte, se necesitan menos sensores, el sensor puede seleccionar una función de probabilidad que, en general, produzca menores valores de la probabilidad de participación P en comparación con la función de probabilidad utilizada anteriormente. Por ejemplo, np > 1 puede indicar que se necesita que participen más sensores que el número de sensores que participaron en la ocasión anterior, o en ocasiones anteriores, de la detección cooperativa, y np < 1 puede indicar que se necesitan menos sensores que antes para la detección. El parámetro de necesidad np también se puede utilizar para indicar más específicamente un número deseado de sensores participantes, por ejemplo, el número deseado de sensores participantes puede ser igual a np veces el número de sensores que participaron en la anterior ocasión de detección cooperativa, y un sensor que recibe el parámetro de necesidad puede seleccionar la función de probabilidad de acuerdo con esta información.

En otra forma de realización, se definen diferentes funciones de probabilidad de participación predefinidas para los sensores y, por ejemplo, un nodo de inicio puede especificar, por ejemplo, en una petición de detección qué función predefinida se debería usar en una próxima decisión de participación autónoma. Un caso especial de una función de probabilidad de participación predefinida es una función que es igual a uno (1) en la totalidad de su dominio, de modo que cuando se especifica esta función de probabilidad de participación, el sensor debe participar siempre en la detección cooperativa. En la práctica, esto significa que la solicitud de detección es transformada, al menos temporalmente, de una invitación a participar a una orden de participación.

Además, para conseguir una distribución más justa de la detección entre los sensores disponibles, un sensor puede basar su selección de la función de probabilidad en su participación anterior en la detección cooperativa. Es decir, un sensor que ha participado frecuentemente en la detección cooperativa puede seleccionar una función de probabilidad que en general produce valores relativamente bajos para la probabilidad de participación P.

Para tener en cuenta la posibilidad de que el nodo de inicio pueda tener un número deseado de sensores para participar en la detección cooperativa, Ntarget, la función de probabilidad f se puede seleccionar en base a este valor. En una forma de realización particular, la función de probabilidad se podría seleccionar de tal manera que

< N >= l^ target

en el que <N> es el valor esperado para el número de sensores N que participan en la detección cooperativa (en lo sucesivo, se usará <■> para denotar el operador de expectativa), es decir, N es en este caso como una variable aleatoria. A continuación, se presenta un ejemplo simple no limitativo que ilustra cómo se puede seleccionar la función f para cumplir con la restricción mencionada anteriormente. A modo de ejemplo, las posibles funciones en consideración serán funciones de un nivel de batería b, es decir, la relación entre capacidad de batería restante y capacidad de batería máxima (b = Br / Bmax) - esto hace de forma conveniente que dom(f) = [0,1] en este ejemplo particular. El valor esperado <N> se puede expresar como

< N >—<

< a >— N.(-a rget (1)

en el que cada ai es una variable binaria aleatoria que ilustra la participación del sensor i en la detección (es decir, ai = 1 si el sensor i está participando en la detección, de lo contrario ai = 0). Ntot es el número total de sensores que son invitados a participar en la detección. Aquí se utiliza < ai > = < a >, porque se asume que se dispone de la misma información sobre cada sensor, por lo que el valor del índice i no importará en este ejemplo en particular (es decir, no hay información que indique que algún sensor debería tener una probabilidad de participación <ai> mayor que el resto). Por lo tanto, el índice i es excluido a continuación. A partir de la definición del operador de expectativa < ■ > se deriva:

en el que Pr (■) significa "probabilidad". Según las leyes de la teoría de la probabilidad

en el que se realiza una marginalización sobre el nivel de batería b (que varía entre 0 y 1) en la primera igualdad, y se utiliza la ley del producto de la teoría de probabilidad en la segunda igualdad - p(b) es una función de densidad de probabilidad (conocida) asociada con el nivel de batería b. Téngase en cuenta que Pr (a = 1 | b) describe la probabilidad de que un sensor esté activo en la detección, condicionado por el nivel de batería b, que es precisamente lo que la función de probabilidad f pretende proporcionar. De este modo, por definición, Pr (a = 1 | b) = f(b). Una combinación de (1), (2) y (3) produce como resultado

De este modo, en la ecuación (4), la restricción sobre <N> se ha traducido en una restricción funcional sobre la función de probabilidad seleccionada f. En lenguaje sencillo, la ecuación (4) establece que la función de probabilidad f se debe seleccionar de tal manera que la probabilidad de participación asociada P sea en promedio igual a la relación Ntarget / Ntot. Para obtener dependencias de otros parámetros que no sean el nivel de la batería, se puede utilizar por supuesto una metodología similar a la descrita anteriormente. Es decir, la ecuación (4) no se limita al nivel de batería b, sino que en principio se puede utilizar con cualquier otra variable v. Sin embargo, el dominio de función asociado con la variable v puede ser diferente del dominio asociado con el nivel de batería b. En este caso, la integración en (4) se debe realizar por supuesto sobre el dominio de función relevante asociado con la variable v. Por otra parte, la ecuación (4) se puede extender fácilmente a un caso multivariable según lo siguiente

en el que v-i, ..., vk se utilizan para denotar las variables de la función de probabilidad f, y p(v-i, ..., vk) es la densidad de probabilidad multivariable asociada a estas variables.

Para hacer las cosas aún más concretas, las funciones en consideración se basarán ahora en una simple función afín b ^ ab p, teniendo debidamente en cuenta restricciones adicionales proporcionadas por la función dominio y codominio (siendo ambas el intervalo [0,1] en este ejemplo). Por lo tanto, las funciones en consideración serán de la siguiente forma sencilla (0 < b < 1)

áb + ¡5 when 0 < áb + ¡3 < 1

f(b) < 0 when áb + [5 < 0

1 when 1 < áb (3

Nótese que la ecuación anterior define en realidad un conjunto de funciones, es decir, una función para cada elección de las constantes a y p. Para evitar casos triviales, se puede suponer que min(0,-a) < p < min(1,1 - a). La idea ahora es seleccionar a y p para que se cumpla la restricción (< N >= Ntarget). Esto proporciona dos grados de libertad (a y p) para una restricción. En este ejemplo, a título meramente ilustrativo, se supone que se proporciona un valor positivo fijo de a y, a continuación, se determina un valor de p que satisface la restricción.

Además, se supone una densidad de probabilidad uniforme para el nivel de batería b, es decir, p(b) = 1, 0 < b < 1. Bajo los supuestos anteriores, (4) pasa a ser

Aquí, bí = m a x (-^ ,o ) y bu = m m (^ ^ , l) . Ahora, supóngase que el valor de a está fijado en 0,5. Luego, se puede generar una gráfica de la expresión a hû~bl') p(bu - b 1) 1 - b u para varios valores de p. Recuérdese, sin embargo, que tanto b1 como bu dependen de p. Dicha gráfica se muestra en la Figura 6. Suponiendo que Ntarget / Ntot = 0,6, el valor apropiado de p se puede encontrar en el gráfico igual a 0,35. Por lo tanto, b1 = max(0, -0,35/0,5) = 0 y bu = min(1, (1-0,35)/0,5) = 1, por lo que f(b) = 0,5b 0,35 (para cualquier b en el dominio [0, 1]) produce la <N> solicitada = 0,6 (<N> = 0,6).

Otra forma de seleccionar la función de probabilidad f(b), para el caso de la función de densidad de probabilidad de nivel de batería uniforme p(b), es determinada por

que es una función válida cuando Ntarget < ^ Ntot. Se puede verificar fácilmente que esta función satisface (4) si se elige p(b) para que sea uniforme. La ventaja de esta función, en comparación con el ejemplo afín presentado anteriormente, es que siempre produce una probabilidad muy baja de participación a los sensores con niveles bajos de batería.

Por supuesto, no es necesario asumir una densidad de probabilidad uniforme p(b) cuando se selecciona la función de probabilidad f(b) en base a (4), tal como se verá en el siguiente ejemplo. El intervalo de dominio [0,1] está dividido en un número (M) de subintervalos h = [0, 1/M], I2 =] 1/M,2/M], ..., IM =] (M-1) / M,1]. Se supone que la densidad de probabilidad p(b) es constante en cada subintervalo, pero por supuesto se pueden asumir diferentes valores en diferentes subintervalos. La Figura 7 ilustra un ejemplo en el que p(b) es gaussiana normalizada truncada. De manera correspondiente, se supone que la función de probabilidad f(b) es constante en cada subintervalo. La función de probabilidad f(b) se determina ahora mediante un proceso iterativo, comenzando con el último subintervalo IM y considerando la contribución a la integral en (4) de este subintervalo, siendo la contribución

¿ f ( I M)p(IM) , (5)

en la que f(ÍM> y p(I^m) son los valores constantes en el subintervalo I^mde la función de probabilidad f(b) y la densidad de probabilidad p(b), respectivamente. Se define un valor máximo para la función de probabilidad f, fmax, (es decir, un parámetro de usuario) que asegure que no se obliga a ningún sensor a participar. Si la contribución integral, con f(ÍM) = fmax, no es mayor que el valor objetivo para la integral, es decir, se establece Ntarget / Ntot, f(ÍM> igual a fmax, de lo contrario se establece f(ÍM> según

y el proceso termina. Suponiendo que el proceso para determinar la función de probabilidad f(b) no ha terminado, el proceso continúa con el siguiente subintervalo I^m-ⁱde manera correspondiente. Primero, se intenta asignar el valor fmax a f(Im-i). Si la contribución integral en el subintervalo Im-1, calculada de manera similar que en (5), no contribuye demasiado a la integral, entonces se establece f(lM-i) igual a fmax, y el proceso continúa hasta el número de intervalo M-2. Si se excede el valor objetivo de la integral, entonces se calcula el valor de f(ÍM-i) de forma similar que en (6) y el proceso termina. Para comodidad del lector, el proceso descrito anteriormente para la determinación iterativa de f(b) también se resume a continuación con un simple pseudo código de programa.

m := M;

int := 0;

para k = 1 hasta M hacer f(Ik) := 0;

ratio := Ntarget / Ntot;

repetir

si int ^ fmax p(Im) =< relación entonces

f(Im) := fmax

si no

f(Im) := (¿ p(Im))_1 (relación - int);

int := int ¿ f(Im)p(Im);

m := m - 1;

hasta que int = relación o m = 0;

La Figura 8 es un diagrama que ilustra una función de probabilidad f(b) que ha sido determinada por este proceso iterativo en base a la densidad de probabilidad p(b) de la Figura 7. Comenzando desde el lado derecho del intervalo y realizándose hacia la izquierda, el proceso anterior asignará altas probabilidades de participación a los sensores con altos niveles de batería, y baja o ninguna probabilidad de participación para sensores con bajos niveles de batería, lo que puede ser un problema de equidad en algunas aplicaciones.

La restricción (< N >= Ntarget) utilizada anteriormente garantiza que el número esperado estadísticamente de participantes en la detección cooperativa sea igual al número deseado de participantes. Sin embargo, esto no garantiza que en una ocasión particular de detección cooperativa no se desvíe el número real de participantes con respecto del número deseado de participantes. Si una varianza de N (Var(N)) es grande, la desviación puede ser sustancial. Sin embargo, se pueden aplicar restricciones más sofisticadas. Por ejemplo

Pr(N > Ntarget) = P^oK (C1)

Pr(N > Ntarget) > PoK (C2)

Aquí, P^okes un valor umbral de probabilidad predefinido, que indica una probabilidad aceptable para que el número de sensores participantes alcance al menos el número deseado de sensores participantes (Ntarget). O expresado de otra manera, 1-Pok es la probabilidad por la cual se puede aceptar que el número de sensores participantes no cumple con el número deseado de sensores participantes. Pok está preferiblemente bastante cerca de uno, por ejemplo, alrededor de 0,95. Los tipos de restricciones anteriores ofrecen más robustez que el tipo comentado anteriormente, es decir, (1). Sin embargo, la complejidad computacional también aumenta un poco. Utilizando modelos de probabilidad estándar, se puede demostrar que

en el que, como antes, Ntot es el número total de sensores que son invitados a participar en la detección. De nuevo la aplicación de (3) y utilizando el hecho antes mencionado de que Pr (a = 1 | b) = f(b) produce como resultado

Un proceso para seleccionar la función de probabilidad f(b) en base a cualquiera de las restricciones (C1) o (C2) puede ser ahora, a modo de ejemplo, según se indica a continuación. Utilizando (7), se resuelve la restricción para la cantidad Pr (a = 1). En este caso, por ejemplo, se puede aplicar una solución numérica. Habiendo establecido un valor de Pr (a = 1), (3.1) proporciona una restricción funcional para la función de probabilidad f(b) - esta restricción funcional es similar a (4), con la única diferencia de que Ntarget / Ntot ha sido sustituido por Pr (a = 1). Por consiguiente, cualquiera de las formas antes descritas de seleccionar la función de probabilidad f(b) en base a (4) se puede aplicar ahora, mutatis mutandis, utilizando en su lugar la restricción funcional 1

( 4.2 )

Como antes, esta restricción también se puede aplicar cuando la función de probabilidad es una función cualquier otra variable v, con la integración realizada sobre el dominio de función relevante asociada con la variable v. La restricción también se puede extender a una contraparte multivariable, similar a (4.1).

La Figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo sensor 61 según una forma de realización de la invención. El dispositivo sensor comprende una unidad de comunicación 63, que está configurada de tal manera que el dispositivo sensor 61 puede recibir una invitación para participar en la detección cooperativa. Dicha invitación puede, por ejemplo, ser en forma de una petición de detección transmitida desde un nodo u otra entidad responsable de iniciar la detección cooperativa. En una forma de realización particular, la unidad de comunicación 63 está configurada para recibir la invitación a través de una comunicación por radio. Alternativamente, la invitación se puede recibir de cualquier otra manera, por ejemplo, a través de una conexión de red fija. El dispositivo sensor incluye además una unidad de detección 65 para realizar la detección. En esta forma de realización particular, la unidad de detección 65 está localizada dentro de la unidad de comunicación 63. El dispositivo sensor 61 comprende además una unidad de decisión 67, que está conectada a la unidad de comunicación 63. La unidad de comunicación 63 informa a la unidad de decisión 67 de la invitación a participar en la detección cooperativa, y la unidad de decisión 67 toma entonces una decisión sobre si el dispositivo sensor 61 debe participar o no participar en la detección cooperativa. La unidad de decisión 67 puede tomar esta decisión de cualquier forma adecuada, en particular, cualquiera de las formas de tomar dicha decisión descritas e indicadas anteriormente puede ser utilizada por la unidad de decisión 67. Si la unidad de decisión 67 determina que el dispositivo sensor 61 debe participar en la detección cooperativa de espectro, la unidad de decisión 67 envía una orden para realizar la detección a la unidad de detección 65, que a su vez realiza la detección. Una vez que se ha realizado la detección, la unidad de comunicación 63 puede proporcionar un resultado de la detección, por ejemplo, al nodo u otra entidad que ha iniciado la detección cooperativa. La unidad de decisión 67 se puede implementar, por ejemplo, utilizando cualquier tecnología de circuitos adecuada, por ejemplo, circuitos específicos de aplicación o circuitos programables, o cualquier combinación de los mismos. El experto en la materia apreciará que la unidad de decisión 67 también puede ser implementada total o parcialmente con uno o más procesadores programados con un software adecuado.

La Figura 10 es diagrama de bloques que ilustra un dispositivo sensor 61.1 según otra forma de realización de la invención. El dispositivo sensor 61.1 de la Figura 10 está particularmente adaptado para tomar una decisión probabilística sobre si participar o no participar en la detección cooperativa. El dispositivo sensor 61.1 comprende una unidad de comunicación por radio 63.1 que comprende al menos un transceptor 69. La unidad de comunicación por radio 63.1 comprende además una unidad de detección 65.1, que en esta forma de realización particular está integrada en el transceptor 69. Un radio controlador 71 en la unidad de comunicación por radio 63.1 está conectado al transceptor 69 y adaptado para controlar una operación del transceptor 69 y de la unidad de detección 65.1. El dispositivo sensor 61.1 también incluye una unidad de decisión 67.1, que está adaptada de manera que el dispositivo sensor 61.1 puede, en respuesta a una invitación, tomar una decisión autónoma sobre si participar o no participar en la detección cooperativa de espectro. La invitación puede, por ejemplo, ser recibida por el transceptor 69, por ejemplo, como parte de una solicitud de detección procedente de un nodo de inicio, y el radio controlador 71 está adaptado entonces para informar a la unidad de decisión 67.1 sobre la invitación a participar en la detección cooperativa de espectro. La unidad de decisión 67.1 comprende un calculador de funciones 73, que está adaptado para calcular una probabilidad de participación P evaluando una función de probabilidad. En esta forma de realización particular, la función de probabilidad es una función de un nivel de batería b. La unidad de decisión 67.1 comprende, por lo tanto, un detector de estado de la batería 75, que está conectado a una batería 77 del dispositivo sensor 61.1. El detector de estado de la batería 75 está adaptado para medir el nivel de batería b asociado a la batería 77. El detector de estado de la batería 75 también está conectado al calculador de funciones 73 y adaptado para informar al calculador de funciones 73 sobre el nivel de batería medido b. La unidad de decisión comprende además un generador de números aleatorios 79, que está adaptado para generar un número aleatorio n. Un comparador 81 incluido en la unidad de decisión 67.1 está adaptado para recibir el número aleatorio n procedente del generador de números aleatorios 79 y la probabilidad de participación P procedente del calculador de funciones 73. El comparador 81 está adaptado para comparar la probabilidad de participación P con el número aleatorio n. En base a esta comparación, el comparador 81 está adaptado para determinar si el dispositivo sensor 61.1 debe participar o no participar en la detección cooperativa de espectro. El comparador está conectado al radio controlador 71 y está adaptado para informar al radio controlador de la decisión. En una forma de realización particular, el generador de números aleatorios 79 puede estar adaptado para generar el número aleatorio n de acuerdo con una distribución de probabilidades uniforme a lo largo del intervalo [0,1]. En dicha forma de realización, el comparador 81 puede estar adaptado para verificar si el número aleatorio es menor que la probabilidad de participación. Si es de este modo, el comparador 81 está adaptado para determinar que se debe realizar la detección y para enviar una señal al radio controlador 71 indicando que se debe realizar la detección. En respuesta a esta señal, el radio controlador 71 está adaptado para enviar instrucciones a la unidad de detección para que realice la detección de acuerdo con la invitación recibida. Una vez que se ha realizado la detección, el radio controlador 71 puede estar adaptado para compilar un informe relativo a la detección realizada y para ordenar al transceptor 69 que transmita el informe compilado, por ejemplo, a un nodo de inicio. Las diversas partes del dispositivo sensor, tales como el radio controlador71 y la unidad de decisión 67.1, se pueden implementar, por ejemplo, utilizando cualquier tecnología de circuitos adecuada, por ejemplo, circuitos específicos de aplicación o circuitos programables, o cualquier combinación de los mismos. El experto en la materia apreciará que estas partes también pueden ser implementadas total o parcialmente con uno o más procesadores programados con un software adecuado.

En formas de realización alternativas, el calculador de funciones 73 puede, por supuesto, estar configurado para calcular otras formas de funciones de probabilidad, de una o varias variables. En formas de realización en las que son posibles varias funciones de probabilidad, el calculador de funciones 73 también puede estar configurado para seleccionar la función de probabilidad que se va a utilizar. En particular, el calculador de funciones 73 puede utilizar cualquiera de las formas descritas e indicadas anteriormente para seleccionar la función de probabilidad. Alternativamente, sin embargo, la selección de la función de probabilidad se puede realizar en otra parte del dispositivo sensor 61.1, por ejemplo, en el radio controlador 71.

Si se utiliza Radio Definida por Software, SDR, en las formas de realización de las figuras 9 y 10, las unidades de detección 65 y 65.1 no tienen que estar implementadas como unidades de hardware particulares. En su lugar, las unidades de detección 65 y 65.1 pueden ser una combinación de hardware SDR estándar y software de detección particular que permita al hardware SDR estándar realizar la detección. En dicho caso, las unidades de decisión 67 y 67.1 pueden estar configuradas para comprobar, como parte de la operación de decisión, si los dispositivos sensores 61 y 61.1 tienen o no tienen el software necesario para realizar la detección.

Los dispositivos sensores descritos e indicados anteriormente pueden, por supuesto, formar parte o constituir un nodo del sistema, tal como, por ejemplo, una estación base o un equipo de usuario.

Anteriormente, la invención se ha ilustrado con varias formas de realización. Sin embargo, estas formas de realización están concebidas solo como ejemplos no limitativos, y el alcance de protección está definido en cambio por las reivindicaciones que se adjuntan.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para un dispositivo, comprendiendo el procedimiento:

recibir (17; 35) una invitación a participar en una detección cooperativa de espectro;

en respuesta a la invitación, determinar de forma autónoma (19) si participar o no participar en la detección cooperativa de espectro; y

realizar (21; 45) la detección del espectro en caso de que se determine participar en la detección cooperativa de espectro, estando el procedimiento caracterizado porque la etapa de determinación autónoma se basa en un procedimiento aleatorio (37,39,41).

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el procedimiento aleatorio es tal que una probabilidad de que el dispositivo participará en la detección cooperativa es igual a una probabilidad de participación especificada.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que:

el procedimiento comprende además obtener (37) la probabilidad de participación; y en el que

el procedimiento aleatorio comprende:

generar (39) un número aleatorio de acuerdo con una distribución de probabilidades predeterminada; comparar (41) el número aleatorio con la probabilidad de participación obtenida; y

determinar (41,43,45) si participar o no participar en la detección cooperativa en base a la etapa de comparación.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que:

la distribución de probabilidades predeterminada es una distribución uniforme en el intervalo de cero a uno; y en el que

la etapa de comparar (41,43,45) implica comprobar si el número aleatorio generado es menor que la probabilidad de participación obtenida.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, en el que la probabilidad de participación se obtiene (37; 37.2) evaluando una función de probabilidad definida matemáticamente.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que el procedimiento comprende además seleccionar (37.1) la función de probabilidad.

7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que la etapa de seleccionar (37.1) comprende seleccionar la función de probabilidad de entre una colección predeterminada de funciones.

8. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en el que la etapa de seleccionar (37.1) comprende seleccionar la función de probabilidad, al menos en parte, en base a información procedente de una entidad que ha iniciado la detección cooperativa de espectro.

9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6, 7 u 8, en el que la etapa de seleccionar (37.1) comprende seleccionar la función de probabilidad en base a un parámetro de necesidad que indica una necesidad de participar en la detección cooperativa de espectro con respecto a una o más ocasiones anteriores de detección cooperativa.

10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que la etapa de seleccionar (37.1) comprende seleccionar la función de probabilidad en base a un número deseado de participantes en la detección cooperativa de espectro.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de seleccionar (37.1) comprende seleccionar la función de probabilidad en base a una restricción que requiere que el número esperado estadísticamente de participantes en la detección cooperativa de espectro debe ser igual al número deseado de participantes en la detección cooperativa de espectro.

12. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de selección comprende seleccionar (37.1) la función de probabilidad en base a una restricción que requiere que una probabilidad de que un número de participantes en la detección cooperativa del espectro sea mayor que o igual al número deseado de participantes en la detección cooperativa del espectro cumpla una relación predeterminada con respecto a un valor umbral de probabilidad predeterminado.

13. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el procedimiento comprende además reportar (23; 47) información relacionada con un resultado de la detección de espectro realizada.

14. Un dispositivo (61; 61.1) que comprende:

una unidad de comunicación (63; 63.1) configurada para recibir una invitación a participar en una detección cooperativa de espectro;

una unidad de decisión (67; 67.1) configurada para tomar una decisión autónoma (19) sobre si participar o no participar en la detección de espectro en respuesta a la invitación; y

una unidad de detección (65; 65.1) configurada para realizar la detección del espectro una vez se ha tomado una decisión de participar en la detección cooperativa de espectro, estando el dispositivo caracterizado porque la unidad de decisión (67; 67.1) está configurada (79, 81) para tomar la decisión autónoma (19) en base a un procedimiento aleatorio.

15. El dispositivo (61; 61.1) según la reivindicación 14, en el que la unidad de decisión (67; 67.1) está configurada para realizar el procedimiento aleatorio de modo que una probabilidad de que el dispositivo participará en la detección cooperativa es igual a una probabilidad de participación especificada.

16. El dispositivo (61; 61.1) según la reivindicación 15, en el que:

la unidad de decisión (67; 67.1) está configurada para obtener la probabilidad de participación; y en el que la unidad de decisión (67; 67.1) está configurada para:

generar (39; 73) un número aleatorio de acuerdo con una distribución de probabilidades predeterminada; comparar (41; 81) el número aleatorio con la probabilidad de participación obtenida; y

determinar (41,43,45; 81) si participar o no participar en la detección cooperativa en base a la comparación entre el número aleatorio y la probabilidad de participación.

17. El dispositivo (61; 61.1) según la reivindicación 16, en el que:

la unidad de decisión (67; 67.1) está configurada para comprobar si el número aleatorio generado es menor que la probabilidad de participación obtenida.

18. El dispositivo (61; 61.1) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 o 17, en el que la unidad de decisión (67; 67.1) está configurada para obtener la probabilidad de participación mediante evaluación de una función de probabilidad definida matemáticamente.

19. El dispositivo (61; 61.1) según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, en el que la unidad de comunicación (63; 63.1) está configurada para transmitir un informe (23; 47) que contiene información relacionada con un resultado de la detección de espectro realizada.