[發明專利]一種用于認知無線電系統的協作頻譜感知方法

有效

• 申請號: 201310291263.8
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103338458A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 陳明;許金玲
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W24/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明屬于認知無線電系統領域，具體來說，涉及一種用于認知無線電系統的協作頻譜感知方法。

背景技術

近年來，隨著無線業務的高速增長，頻譜資源日益短缺；而目前的頻譜資源是授權固定分配。近年來頻譜占用測量數據表明大量已分配頻譜在時間和空間上的平均利用率比較低。

為了解決頻譜資源分配不合理的問題，基于動態頻譜接入的認知無線電技術被提了出來。它通過感知頻譜空洞為次用戶提供接入授權頻段的機會，同時避免次用戶對授權用戶造成干擾。檢測感興趣的頻段是否處于空閑狀態是認知無線電的首要工作，因此頻譜感知技術是實現認知無線電系統的基礎和前提。

傳統的單節點頻譜感知技術有能量檢測、循環特征檢測和匹配濾波器檢測等，其中能量檢測是非相干檢測，對相位同步要求不高，具有計算復雜度低，檢測時間短，實現簡單等優點。因此單節點感知常常使用能量檢測，但是其性能受信道狀態的影響較大，此外單節點檢測的檢測性能常常被多徑衰落、陰影效應等問題制約。多節點協作頻譜感知可以通過空間分集來有效提高檢測性能，即利用多個認知設備的頻譜感知結果，做出最終的判決。盡管協作感知能夠擁有協作增益，如頻譜檢測性能的提高以及對感知需求的降低，但它同時會造成額外的開銷，如額外的感知時間、時延、能量損耗以及由協同感知引起的其他形式的性能下降。

具體而言，在協作頻譜感知方面，現有的技術需要解決問題主要如下：

（1）在傳統的協作頻譜感知中，若所有的感知節點在本地各自進行感知，并將感知結果上報給中央控制節點來做出最終頻譜資源判決，則需要消耗額外的開銷，如感知節點上報時間開銷，額外的能量開銷等。

（2）由于某些無線信道情況較差的用戶存在，導致最終的感知結果出現錯誤。因此，并不是參與協作的用戶越多系統的感知性能越好。

鑒于上述傳統的頻譜感知中存在的問題，需要一種能夠減少能量消耗與額外時間開銷的協作頻譜感知技術。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于認知無線電系統的協作頻譜感知方法，該協作頻譜感知方法相比于單節點感知有著更高的檢測概率，相比于傳統的協作頻譜感知需要較少的額外時間、帶寬與能量消耗等開銷。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種用于認知無線電系統的協作頻譜感知方法，該頻譜感知方法包括以下步驟：

步驟10）建立一個含有N個感知節點的認知網絡，N個感知節點每隔一時間周期向融合中心匯報其接收到的授權用戶信號的信噪比；

步驟20）融合中心對各感知節點接收到授權用戶信號的信噪比進行比較，并將信噪比最大的感知節點作為第一感知節點，融合中心控制第一感知節點進行頻譜感知，第一感知節點將頻譜感知結果傳送給融合中心；

步驟30）融合中心接收第一感知節點的頻譜感知結果，若頻譜感知結果為授權頻段上授權用戶正在工作，則該頻譜感知結果為最終的判決結果；否則進入步驟40）；

步驟40）融合中心通過公共信道通知除第一感知節點以外的K個信噪比較大的感知節點進行頻譜感知，K個感知節點將各自的頻譜感知結果上報給融合中心；其中，K為整數，且1≤K<N-1；

步驟50）利用判斷準則，融合中心對K個感知節點上報的頻譜感知結果進行分析，并作出最終的判決結果。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明的方法利用接收信噪比最高的感知節點進行頻譜感知，使得判決結果具有較高的可靠性。此外，為減小對授權用戶的干擾，在單節點感知結果為授權用戶不存在時，再次讓其他節點協作感知頻譜，做出最終的判決。相比于傳統的協作頻譜感知，需要的平均額外感知時間、帶寬與能量消耗等開銷減少，且平均比特開銷也減少。同時相比于單節點感知，本發明具有更高的檢測概率，可以更好的保護授權用戶的利益。這是由于本發明首先選擇信噪比最大的用戶進行頻譜感知，僅當其感知結果為授權用戶沒有工作時，才需再次利用其他感知節點來協作感知，因此需要更少的開銷。相對于單節點感知，有其他感知節點參與協作感知，因而有著較高的檢測概率。

附圖說明

圖1是本發明步驟10）構建的認知網絡的結構圖。

圖2是本發明的流程框圖。

圖3是在各感知節點信噪比相差較大情況下，本發明的方法與傳統方法的性能曲線比較圖。

圖4是在各感知節點信噪比相差較大情況下，本發明的方法與傳統方法的檢測概率曲線比較圖。