[發明專利]基于自適應雙門限的認知無線電頻譜檢測方法與裝置

有效

• 申請號: 201110291275.1
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN103036622A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 張英海;葉進;王衛東;胡畔
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 毛麗琴

技術領域

本發明涉及通信技術，尤其是一種基于自適應雙門限的認知無線電頻譜檢測(Spectrum?Detection?Scheme?Based?on?Adaptive?Double-thresholds?for?Cognitive?Radio，以下簡稱：SDSADCR)方法與裝置。

背景技術

隨著無線通信技術的不斷發展，通信系統中的頻譜資源變得越來越稀缺。美國聯邦通信委員會(Federal?Communications?Commission，以下簡稱：FCC)經過大量的研究后發現，頻譜資源中大部分頻段頻譜資源的利用率都低于10％，而陸地移動通信業務中對頻譜資源的固定分配，導致對頻譜資源中授權頻段以及某些非授權頻段頻譜資源的使用卻過于擁擠。因此，如何解決頻譜資源中某些頻段的利用率低而局部頻段資源緊張的矛盾，實現頻譜資源的充分利用成為一個受到廣泛關注的話題。

認知無線電(cognitive?radio，以下簡稱：CR)技術是由Joseph?Mitola博士于1999年基于軟件無線電技術提出的一種頻譜共享技術。CR技術作為一種新型的智能頻譜感知利用技術，一經提出就得到了大家的青睞，并且被認為可以有效解決上述頻譜資源的利用率不均衡的問題。利用CR技術，能夠感知用戶終端所在的無線環境，并且根據一定的人工智能算法搜索和利用無線環境中的空閑頻譜資源，調整用戶終端的工作參數，實現對空閑頻譜資源的動態接入，從而提高頻譜資源的利用率。

頻譜感知技術是CR技術中一個重要的組成部份，它通過頻譜檢測技術發現空閑的頻譜資源，是實現空閑頻譜資源有效利用的基礎與前提。目前，主要有以下三種頻譜檢測技術：匹配濾波器檢測技術、能量檢測技術與循環平穩特性檢測技術。其中，能量檢測技術不需要信號的先驗信息，例如，信號調制方式、信道條件、編碼方式等，且復雜程度比較低，得到了廣泛的研究與應用。

現有的能量檢測技術單門限能量檢測方案與雙門限能量檢測方案。其中，單門限能量檢測方案中僅設置一個門限值E_th，比較目標頻率的接收信號能量值E是否大于預先設置的門限值E_th；若E大于E_th，判決結果為H₁，否則，若E小于或等于E_th，判決結果為H₀。其中，H₁表示該目標頻率上存在主用戶，H₀表示該目標頻率上不存在主用戶。主用戶與從用戶之間的關系為：只有當該目標頻率上不存在主用戶時，從用戶才能利用該目標頻率的信道進行數據傳輸，否則，從用戶不能利用該目標頻率的信道進行數據傳輸，以免對主用戶造成干擾。如圖1所示，為單門限能量檢測技術中E與門限值E_th的一個比較關系示意圖。

單門限能量檢測方案的優點是檢測過程簡單，易于實現，但是其抗噪聲能力差，例如，噪聲的隨機性會造成接收信號能量值E在門限值E_th附近上下波動，導致判決結果錯誤，從而降低了能量檢測性能。

為了避免單門限能量檢測方案存在的上述問題，雙門限能量檢測方案中，在單門限能量檢測方案的基礎上增加了一個判決門限，通過兩個判決門限值E_th1與E_th2進行判決。如圖2所示，為雙門限能量檢測方案中E與門限值E_th1、E_th2的一個比較關系示意圖。雙門限能量檢測方案中，若E＞E_th2，判決結果為H₁；若E＜E_th1，判決結果為H₀；當E_th1≤E≤E_th2時，則不提供判決結果，而等待進行下一次判決。相對于單門限能量檢測方案，雙門限能量檢測方案使判決結果的可靠性得到了很大的提高，碰撞概率得到了明顯的降低，并提高了能量檢測性能，目前受到業界的廣泛關注。其中的碰撞概率是指，在目標頻率上存在主用戶，但由于信道衰落等原因造成判決結果為H₀的概率。

但是，在實現本發明的過程中，發明人發現上述雙門限能量檢測方案至少存在以下問題：