[發明專利]認知無線電系統中的頻點選擇方法和設備

在審

• 申請號: 201210233104.8
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN103533550A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 蔣成鋼;唐業明;白文嶺;李媛媛;楊宇
• 申請（專利權）人: 電信科學技術研究院
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W24/08;H04W48/16
• 代理公司: 北京鑫媛睿博知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 龔家驊

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種認知無線電系統中的頻點選擇方法和設備。

背景技術

隨著移動通信事業的快速的發展，日益增長的寬帶無線通信需求與有限頻譜資源的矛盾日趨明顯，雖然在LTE（Long?Term?Evolution，長期演進）已采用OFDM（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，正交頻分復用），MIMO（Multiple?Input?Multiple?Output，多入多出）等技術來提高頻譜利用率，但是這些并不能根本上解決有限頻譜資源的問題。

隨著移動業務在未來飛速的發展，電信運營商將面臨更嚴峻的頻譜資源短缺的問題，另一方面，一些無線系統的頻譜使用在時間和地域上幾乎空閑，如對于廣播電視頻段，隨著廣播電視系統從模擬傳輸向數字傳輸的發展，由于數字傳輸能極大的提高傳輸容量，使得很多廣播電視頻段長期處于空閑狀態，浪費了寶貴的無線資源。而其它很多無線系統也被證明其頻譜并未得到充分利用。

為解決頻譜資源緊缺的問題，新的無線電技術——認知無線電（Cognitive?Radio，CR）技術已經被廣泛的關注。認知無線電技術是一種解決目前頻譜資源緊缺的有效手段。認知無線電是一個智能無線通信系統，能夠感知外界環境，并使用人工智能技術從環境中學習，通過實時改變某些操作參數（比如傳輸功率、載波頻率和調制技術等），使其內部狀態適應接收到的無線信號統計特性變化，以達到任何時間、任何地點均可以實現高度可靠通信，以及對頻譜資源進行有效利用的效果。

為達到上述的目的，認知無線電通過一個認知環來完成整個認知過程，包括如下三個步驟：

（1）頻譜感知，通過對輸入RF（Radio?Frequency，射頻）激勵信號的分析，完成對空閑頻譜的檢測。

（2）頻譜分析，根據頻譜感知的結果和其它無線輸入信號的分析，完成信道狀態信息的估計和信道容量的預計。

（3）頻譜決策，根據頻譜感知得到的空閑頻譜資源和頻譜分析的結果，獲得最后頻譜使用的決策，這種決策包括頻點、帶寬、發射功率、調制方式等的決策。

認知無線電的頻譜感知通過逐頻帶的二元信號檢測來完成空閑頻譜資源的檢測，一般意義上，可以認為頻譜感知技術就是一種信號檢測技術。頻譜感知需要滿足一定的感知靈敏度要求，即接收到的授權系統信號功率大于感知靈敏度要求能檢測到該信號，從而保證不會對授權系統產生有害的干擾。

該感知靈敏度具體如：FCC（Federal?Communications?Commission，（美國）聯邦通信委員會）規定對于ATSC（Advanced?Television?Systems?Committee，美國高級電視業務顧問委員會）電視信號的檢測需要達到感知靈敏度-114dBm要求，對于NTSC（National?Television?Standards?Committee，（美國）國家電視標準委員會）信號要求達到感知靈敏度-94dBm要求。而對于目前中國國內的電視信號的檢測，對于數字電視DTMB（Digital?Television?Terrestrial?Multimedia?Broadcasting，地面數字電視多媒體廣播）信號的檢測，一般需要感知靈敏度在-100dBm左右，而模擬電視PAL-D（Phase?Alternating?Line-?D，定向交互線-D）信號的檢測，一般需要感知靈敏度在-70dBm左右。

認知無線電需要首先感知外界的無線電操作環境，而頻譜感知需要周期性的感知目前認知系統工作的頻點，從而監測該頻點授權系統的工作狀態。但如上所述，頻譜感知需要能檢測到微弱的授權系統信號，這要求頻譜感知在低的SNR環境下獲得比較高的檢測性能。但是在這種低SNR環境下的感知，頻譜感知很容易受干擾的影響。若在執行頻譜感知時認知系統仍然在工作，那么頻譜感知將受到嚴重的本系統干擾，從而很大程度上降低頻譜感知的準確性，并最終影響認知系統的性能。所以，目前對于認知系統工作頻點的感知需要保持認知系統靜默。