[發明專利]一種頻譜感知方法和設備

有效

• 申請號: 201310213741.3
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN104219686B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 蔣成鋼;楊宇;李媛媛;白文嶺;胡金玲
• 申請（專利權）人: 電信科學技術研究院
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W72/04;H04L5/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

本發明公開了一種頻譜感知方法和設備，該方法包括：網絡側設備確定認知無線電系統需要靜默的頻率資源和時間資源；所述網絡側設備利用所述頻率資源和時間資源生成小區的靜默圖樣；所述網絡側設備利用在所述靜默圖樣對應的資源位置上接收的信號進行頻譜感知；和/或，所述網絡側設備將所述靜默圖樣發送給該小區內的終端設備，由所述終端設備利用在所述靜默圖樣對應的資源位置上接收的信號進行頻譜感知。本發明實施例中，能夠降低帶內頻譜感知對認知無線電系統吞吐量的影響，以提高系統吞吐量，并提高認知無線電系統的頻譜使用效率；此外，不會由于執行頻譜感知而帶來通信鏈路的中斷，從而能夠降低由于頻譜感知所帶來的傳輸時延。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種頻譜感知方法和設備。

背景技術

隨著移動通信事業的快速發展，日益增長的寬帶無線通信需求與有限的頻譜資源之間的矛盾日趨明顯，雖然在LTE（Long Term Evolution，長期演進）系統已采用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）、MIMO（Multiple-InputMultiple-Output，多輸入多輸出）等技術來提高頻譜利用率，但是這些并不能從根本上解決頻譜資源短缺的問題。隨著移動業務的飛速發展，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，一些無線通信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，由于數字傳輸極大的提高傳輸容量，因此隨著廣播電視系統從模擬傳輸向數字傳輸的發展，使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，而其它很多無線通信系統也被證明其頻譜并未得到充分利用。

為解決頻譜資源短缺的問題，CR（Cognitive Radio，認知無線電）技術已經被廣泛的關注。CR是智能無線通信系統，通過頻譜感知獲得當前位置可使用的空閑頻段資源，并能夠機會性的使用空閑頻段，從而提高頻譜使用效率，緩解頻譜資源緊張的局面。CR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（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，以達到以下目的：（1）任何時間、任何地點的高度可靠通信；（2）對頻譜資源的有效利用。

為達到上述目的，CR通過認知環來完成認知過程，如圖1所示的認知環示意圖，其包括如下步驟：（1）頻譜感知；（2）頻譜分析；（3）頻譜決策。其中，頻譜感知是通過對輸入RF（Radio Frequency，射頻）激勵信號的分析，完成對空閑頻譜的檢測，頻譜感知為采用某種信號檢測算法（如能量檢測算法，匹配濾波檢測算法等），通過檢測某頻段上是否有信號存在，來判斷該頻譜是否被占用，從而完成對空閑頻譜的檢測；頻譜分析是根據頻譜感知結果和對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；頻譜決策是根據頻譜感知得到的空閑頻譜資源和頻譜分析結果，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。

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，當在某一個被檢測的頻帶上檢測到有授權系統信號，則認為該頻帶被占用；當在某一個被檢測的頻帶上沒有檢測到有授權系統信號，則認為該頻帶處于空閑。進一步的，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，同時也會監測非工作頻點授權系統的工作狀態，以保證一定的備用頻點供認知系統備用。其中，對CR系統工作頻點的頻譜感知，一般稱為帶內頻譜感知；對CR系統非工作頻點的頻譜感知，一般稱為帶外頻譜感知。如圖2所示，為帶內頻譜感知和帶外頻譜感知的示意圖。

在多種應用場景下，對頻譜感知能力的需求是要能夠檢測到微弱的授權系統信號，這要求頻譜感知在低SNR（Signal to Noise Ratio，信噪比）環境下獲得高檢測性能。但是，在低SNR環境下的頻譜感知容易受干擾影響，若在執行帶內頻譜感知時，認知系統仍在工作，則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CR系統的性能。