[發明專利]一種基于認知無線電自適應頻譜感知與分配方法

有效

• 申請號: 202010214637.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111565080B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 徐靜;王華;楊子江;吳鵬;李鴻鵬;欒萬春;劉朝陽;張衛軍;劉恬恬;丁保明;孫波;楊海春;田曉明;萬濤;劉世君
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司朝陽供電公司;大連易聯科信息技術有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明提供一種基于認知無線電自適應頻譜感知與分配方法，包括基于自適應雙門限的能量檢測方法和基于最大網絡效益的空穴頻譜分配方法；待接入無線電環境首先經過基于自適應雙門限的能量檢測方法進行頻譜檢測，然后再通過基于最大網絡效益的空穴頻譜分配方法進行頻譜分配，最后使認知用戶實現接入。利用認知無線電技術，結合自適應雙門限能量檢測感知無線電頻譜空穴，建立圖論著色模型，依據最大化網絡效益原則為認知用戶分配頻譜資源。本方法可有效提高頻譜資源利用率，改善網絡效益。

技術領域

本發明涉及無線電技術領域，特別涉及一種基于認知無線電自適應頻譜感知與分配方法。

背景技術

隨著工作區域無線設備的增加，頻譜資源有限且分配模式不統一，導致無線電頻譜資源日益緊張，嚴重制約了新設備的安裝與接入。目前常用的頻譜直接接入或靜態接入的模式，存在頻譜空穴不連續，空閑頻譜不確定等問題，所以需要一種頻譜資源的動態合理分配方法，提高無線頻譜資源的利用率，從而更好的適應未來無線通信需求的發展。

發明內容

為了解決背景技術中的技術問題，本發明提供一種基于認知無線電自適應頻譜感知與分配方法，利用認知無線電技術，結合自適應雙門限能量檢測感知無線電頻譜空穴，建立圖論著色模型，依據最大化網絡效益原則為認知用戶分配頻譜資源。本方法可有效提高頻譜資源利用率，改善網絡效益。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種基于認知無線電自適應頻譜感知與分配方法，包括基于自適應雙門限的能量檢測方法和基于最大網絡效益的空穴頻譜分配方法；待接入無線電環境首先經過基于自適應雙門限的能量檢測方法進行頻譜檢測，然后再通過基于最大網絡效益的空穴頻譜分配方法進行頻譜分配，最后使認知用戶實現接入。

(一)所述的基于自適應雙門限的能量檢測方法包括如下：

無線電環境中，頻譜資源有很大一部分被已授權用戶使用，新增認知用戶隨意接入將嚴重影響正常的通信質量和網絡效益；本方法無需信號的先驗信息，直接對環境中指定頻譜內的信號能量計算；建立頻譜信號檢測模型

其中，H₀代表被測頻譜內只有噪聲信號存在，H₁代表被測頻譜內有既有噪聲信號，又有已授權用戶存在，即頻譜已被占用；s(t)代表授權用戶信號，t采樣點，在本模型中假設其服從正態分布，均值為零，方差為n(t)代表噪聲信號，假設為高斯白噪聲，均值為零，方差為采樣時，保證各采樣信號正交且同分布；

在H₀條件下采樣值服從高斯分布，表示為在H₁條件下，采用值分布可以表示為初始的判決門限為λ，可計算獲得檢測概率P_d和虛警P_f分別為

其中

P_d代表被測頻譜中確實存在授權用戶，而認知用戶正確檢測出來的概率，P_d值越大，證明授權用戶收到的干擾概率越小；

P_f代表在被測頻譜中不存在授權用戶，而認知用戶未能識別出的概率，P_f的值越小，證明頻譜空穴識別程度越高，頻譜資源利用率將越高；

設立雙重判斷門限值，λ₀和λ₁(λ₀λ₁)，門限差值，即不確定度為k，收到噪聲不確定影響，取值范圍1k，計算得到：

其中，Q函數表示標準正態分布的右尾函數。

頻譜空穴感知流程如下：