[发明专利]协作频谱检测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种频谱检测方法和系统，特别是一种多用户检测多频带 的协作频谱检测方法和系统。

背景技术

认知无线电网络通过感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中 学习，有目的地实时改变某些操作参数（如传输功率、载波功率和调制等）， 使其内部状态适应接收到的无线信号的统计变化，从而实现任何时间、任 何地点的高可靠通信，以及对异构网络环境优先的无线频谱资源进行高效 地利用。认知无线电网络中的用户称为认知用户，购买频带使用权的用户 称为授权用户，授权用户使用频带的优先权比认知用户高，认知用户需要 保证对授权用户干扰小于一定水平的条件下最大化地发现空闲频谱，即发 现接入机会。因此，认知无线电网络的一个关键设计问题是频谱检测问题， 即认知用户如何检测目标频带并发现可用频谱的问题，频谱检测的质量直 接影响着空闲频谱的使用效率以及授权用户正常使用频带的权利。

现有技术频谱检测方法主要有两类：本地频谱检测和协作频谱检测。 本地频谱检测是指认知用户独立的检测频谱发现接入机会，协作频谱检测 是指多个认知用户通过一定的方式协作检测频谱发现接入机会。本地频谱 检测是协作频谱检测的基础，协作频谱检测解决了本地频谱检测中存在的 隐藏终端问题,可提供较高的检测性能。

本地频谱检测主要有三类：匹配滤波器检测、能量检测和循环平稳特 征检测。当授权用户信号已知时，匹配滤波器检测是较佳的检测方法。匹 配滤波器检测利用授权用户信号的导频码、前导码或扩频码等特征，认知 用户可以连续地同授权用户进行定时和载波同步，甚至信道均等化，从而 解调接收到的信号，判断授权用户信号是否占用频带。但当授权用户信号 未知时，该方法需要执行各种接收机算法，消耗大量的能量，实施的复杂 度很高。循环平稳特征检测是根据授权用户的信号统计特性进行检测的方 法。授权用户的信号统计特性一般具有周期性，可以看成循环平稳随机过 程，不同信号的谱相关函数在“频率，循环频率，幅值”三维空间上具有 不同的特征，授权信号的谱相关函数在不同的循环频率和频率处出现峰 值，噪声仅在循环频率值为0时出现峰值，循环平稳特征检测根据峰值的 位置可以检测授权用户信号。由于该方法的实现需要两次傅里叶变换，因 此运算复杂度高。能量检测是一种常用的频谱检测方式，使用带通滤波器 截取目标信号，数模（A/D）转换后，在检测时间内抽样并计算总体抽样 能量，获得检验统计量，将检验统计量与阈值相比较来判断授权用户是否 占用频带。该方法计算量小，实施简单，且可以在不知道授权用户信号类 型的条件下进行检测。

协作频谱检测主要有两种决策方法：软决策方法和硬决策方法。软决 策方法是指认知用户考虑与决策相关的因素（如位置、信道衰减等）发送 检测信息给融合中心，融合中心利用设定的判决阈值做出决策。硬决策方 法是指认知用户将本地检测的结果发送给融合中心，融合中心依据本地检 测结果，做出决策。由于硬决策方法发送的是检测结果，丢失了大量的信 息，因此检测精度较低，降低了接入机会。

由于现有技术上述频谱检测方法是依据单频带检测提出的，因此对于 多用户检测多频带情况存在检测精度低、接入机会少等技术缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种协作频谱检测方法和系统，有效提高多用户检 测多频带的接入机会。

为了实现上述目的，本发明提供了一种协作频谱检测方法，包括：

数个认知用户在预先设定的频带上按照预先设定的检测时间分时进行 检测；

所述认知用户将检测信息分时发送给中心单元；

所述中心单元对所述检测信息进行融合并判断各频带的接入机会。

还包括：中心单元根据认知用户个数、频带个数以及授权用户活动状 况设定各频带上认知用户的个数和检测时间。

所述设定各频带上认知用户的个数和检测时间包括：

步骤11、计算R个认知用户在S个信道上进行检测的所有组合 C_k,k=1,2,……,q，其中q为组合数;

步骤12、令k=1，设定第1组合下各频带认知用户的检测时间t_S,1，根 据接入机会表达式计算第1组合的接入机会值U₁，记录a=1，t_S,a=t_S,1；

步骤13、令k=k+1;