[發(fā)明專(zhuān)利]一種星地融合網(wǎng)絡(luò)中的頻譜感知方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310188992.4
• 申請(qǐng)日: 2023-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116208233A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張夢(mèng)瑩;楊秀梅;汪涵;趙宇;卜智勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/185
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/185;H04B17/382
• 代理公司: 上海智信專(zhuān)利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

本發(fā)明涉及一種星地融合網(wǎng)絡(luò)中的頻譜感知方法，包括：構(gòu)建星地融合網(wǎng)絡(luò)頻譜感知模型；地面感知節(jié)點(diǎn)獲取每顆衛(wèi)星的位置信息和每顆衛(wèi)星的授權(quán)頻段載波頻率，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)衛(wèi)星授權(quán)頻段的頻段占用概率；基于每顆衛(wèi)星的衛(wèi)星位置信息、授權(quán)頻段載波頻率、每個(gè)衛(wèi)星授權(quán)頻段的頻段占用概率和參考虛警概率，地面感知節(jié)點(diǎn)選定執(zhí)行頻譜感知的感知頻段；基于選定的感知頻段，地面感知節(jié)點(diǎn)配置頻譜感知參數(shù)；地面感知節(jié)點(diǎn)在選定的感知頻段上使用配置的感知參數(shù)執(zhí)行頻譜感知。本發(fā)明優(yōu)化了地面感知節(jié)點(diǎn)的感知頻段選擇和感知參數(shù)配置，在避免對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾的前提下，提高了地面通信系統(tǒng)的吞吐量，提升了星地融合網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種星地融合網(wǎng)絡(luò)中的頻譜感知方法。

背景技術(shù)

由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面通信系統(tǒng)在覆蓋范圍和通信能力等方面具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，星地融合網(wǎng)絡(luò)成為了6G移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。然而，隨著衛(wèi)星和地面通信系統(tǒng)的不斷擴(kuò)張，以及業(yè)務(wù)需求的急劇增長(zhǎng)，無(wú)線(xiàn)頻譜短缺問(wèn)題日益凸顯。傳統(tǒng)的固定頻譜分配策略(即為衛(wèi)星和地面通信系統(tǒng)分別分配專(zhuān)用的頻段)無(wú)法高效地利用頻譜資源，例如在某些時(shí)間和地區(qū)部分授權(quán)頻段未被占用，即產(chǎn)生了“頻譜空穴”。

為了充分利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)的“頻譜空穴”以提高頻譜利用效率，地面通信系統(tǒng)中的感知節(jié)點(diǎn)可基于頻譜感知技術(shù)對(duì)衛(wèi)星授權(quán)頻段的占用情況進(jìn)行檢測(cè)。如果頻段空閑，感知節(jié)點(diǎn)可利用該頻段進(jìn)行傳輸；如果頻段被占用，則感知節(jié)點(diǎn)不可接入該頻段。傳統(tǒng)的頻譜感知技術(shù)包括能量檢測(cè)、匹配濾波器檢測(cè)和循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)等。由于能量檢測(cè)技術(shù)不需要先驗(yàn)信息，且復(fù)雜度較低，因此被廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星和地面系統(tǒng)的頻譜感知方案中。對(duì)于基于能量檢測(cè)的頻譜感知方案，檢測(cè)概率(即當(dāng)授權(quán)頻段被占用時(shí)，感知節(jié)點(diǎn)正確檢測(cè)到頻段被占用的概率)和虛警概率(即當(dāng)授權(quán)頻段空閑時(shí)，感知節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤地判定頻段被占用的概率)是評(píng)估方案性能的重要指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)與感知時(shí)間長(zhǎng)度、能量檢測(cè)閾值(當(dāng)接收信號(hào)的能量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量高于閾值時(shí)，判定頻段被占用)以及接收信號(hào)的信噪比(signal-to-noise?ratio，SNR)等因素密切相關(guān)。為了避免在衛(wèi)星授權(quán)頻段上對(duì)正在進(jìn)行的衛(wèi)星通信產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，地面感知節(jié)點(diǎn)應(yīng)基于目標(biāo)衛(wèi)星信號(hào)的SNR，對(duì)感知時(shí)間長(zhǎng)度和能量檢測(cè)閾值等感知參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證檢測(cè)概率高于一定的目標(biāo)檢測(cè)概率。同時(shí)，地面感知節(jié)點(diǎn)也應(yīng)使虛警概率保持在較低的值，從而提高頻段的接入概率和傳輸吞吐量。

隨著大規(guī)模多層級(jí)衛(wèi)星星座的密集部署，地面感知節(jié)點(diǎn)可能處于多顆衛(wèi)星的覆蓋重疊區(qū)域內(nèi)。由于不同衛(wèi)星具有不同的軌道參數(shù)和授權(quán)頻段載波頻率，地面感知節(jié)點(diǎn)在不同頻段上接收到的目標(biāo)信號(hào)SNR具有較大差異。此外，由于硬件或其它限制，地面感知節(jié)點(diǎn)可同時(shí)感知的頻段數(shù)量有限。因此，在上述多星多頻段傳輸場(chǎng)景中，地面感知節(jié)點(diǎn)的感知頻段選擇和多頻段聯(lián)合感知參數(shù)優(yōu)化方法需要被進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種星地融合網(wǎng)絡(luò)中的頻譜感知方法，以使地面感知節(jié)點(diǎn)能夠基于多顆衛(wèi)星的位置信息和授權(quán)頻段信息進(jìn)行感知頻段選擇和感知參數(shù)優(yōu)化，提高地面通信系統(tǒng)的吞吐量和星地融合網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用效率。

本發(fā)明提供的一種星地融合網(wǎng)絡(luò)中的頻譜感知方法，包括：

步驟S1，構(gòu)建星地融合網(wǎng)絡(luò)頻譜感知模型，所述星地融合網(wǎng)絡(luò)頻譜感知模型包括若干具有不同軌道參數(shù)的衛(wèi)星，以及處于衛(wèi)星覆蓋重疊區(qū)域的地面感知節(jié)點(diǎn)；

步驟S2，所述地面感知節(jié)點(diǎn)獲取每顆衛(wèi)星的位置信息和每顆衛(wèi)星的授權(quán)頻段載波頻率，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)衛(wèi)星授權(quán)頻段的頻段占用概率；

步驟S3，基于所述每顆衛(wèi)星的衛(wèi)星位置信息、所述每顆衛(wèi)星的授權(quán)頻段載波頻率、所述每個(gè)衛(wèi)星授權(quán)頻段的頻段占用概率和參考虛警概率，所述地面感知節(jié)點(diǎn)選定執(zhí)行頻譜感知的感知頻段；

步驟S4，基于選定的感知頻段，所述地面感知節(jié)點(diǎn)配置所采用的頻譜感知參數(shù)；

步驟S5，所述地面感知節(jié)點(diǎn)在選定的感知頻段上使用配置的感知參數(shù)執(zhí)行頻譜感知。