[发明专利]一种调度认知用户发现空闲频谱的方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域的认知无线电技术，具体涉及一种调度认知用户发现空闲频谱的方法。

背景技术

随着通信需求的不断增加和可供通信的频谱资源变得日益稀少，如何提高频谱资源的利用效率成为重要的问题。在认知无线电技术中，通信系统中得到授权频谱的用户为授权用户，没有授权频谱的认知用户通过认知无线电技术能够利用那些授权用户没有使用的授权频谱，从而有效的提高频谱资源的利用效率。认知用户首先需要进行频谱感知，即：认知用户对频谱上的信号进行采样(采样点个数S＝1～1000000)，根据采样值的大小判断授权用户是否正在使用频谱，从而发现空闲的频谱。如果频谱感知耗费的时间过长，会严重影响认知用户的性能，也不利于频谱利用效率的提高。所以，如何调度认知用户在合适的时间感知合适的频谱，从而快速发现空闲频谱，是一个很重要的问题。目前，调度认知用户发现空闲频谱的相关方法有：

(1)Kim等人的方法，见H.Kim，K.G.Shin，“Fast discovery of spectrum opportunities in cognitive radio networks，”in Proc.3st IEEE Symposium on New Frontiers in Dynamic Spectrum Access Networks，Oct.2008，pp.1-12；该方法考虑感知时间内频谱可利用的概率、感知一个信道持续的时间、信道容量，提出了一种产生较小时延的感知序列，但是这种方法只针对发现单个空闲信道而言，并没有讨论快速发现较多空闲频谱的问题。

(2)分布式认知MAC(DC-MAC)方法，见Q.Zhao，L.Tong，and A.Swami，“Decentralized cognitive MAC for dynamic spectrum access，”in Proc.1st IEEE Symposium New Frontiers Dynamic Spectrum Access Networks，Nov.2005，pp.224-232；该方法基于部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP)的框架，并且得到了最优和次优的分布式策略，使得次用户感知和接入那些可以得到最大的网络吞吐量的信道，DC-MAC方法没有讨论快速发现较多空闲频谱的问题。

(3)主动感知算法(proactive sensing)，见C.T.Chou，“Adaptive Quality-of-Service provisioning in wireless/mobile  networks，”PhD dissertation，Univ.of Michigan，2004；主动感知算法随机地非自适应选择感知周期，但并没有考虑怎样使发现的机会最大化，也没有考虑快速发现较多的空闲频谱的问题。

上述各种发现空闲频谱的方法都没有讨论快速发现较多的空闲频谱的问题，不能满足认知用户宽带通信对感知时延的实际需求。

发明内容

本发明提供一种调度认知用户发现空闲频谱的方法，目的在于具有较低的实现复杂度，快速发现较多空闲频谱。

本发明的一种调度认知用户发现空闲频谱的方法，将通信时间划分为时隙，将目标频带平均划分为N个信道，N＝1～1000000，包括下述步骤：

一.初始化步骤：为最优调度向量赋初值最优调度向量含有N个元素，第n个元素的值表示感知第n个信道的认知用户的个数，n＝1～N，当N≤M时，的所有元素值全为1，当N＞M时，的所有元素值中仅包括M个1，1所在位置随机，其余为0，M＝1～1000000，为认知用户的个数，进行步骤二；

二.感知步骤：感知调度模块从M个认知用户中，根据最优调度向量随机选择各信道相应个数的认知用户，一个认知用户不能同时被选择感知一个以上的信道；各被选择的认知用户将各自的采样数据发送给融合中心；

三.状态判断步骤：融合中心在当前时隙通过序贯检测方法(SPRT)处理M个认知用户各自感知的采样数据，将N个信道的状态分为空闲信道、忙信道或不确定信道；将空闲信道的序号列入可用信道列表，放弃忙信道，将不确定信道的序号和对应信道的融合中心处理数据发送给感知调度模块；

四.计算最优调度向量步骤：感知调度模块在当前时隙通过感知调度算法求解下一时隙的最优调度向量，进入下一时隙，转步骤二。

所述的调度认知用户发现空闲频谱的方法，其特征在于：

所述状态判断步骤，融合中心进行下述子步骤：

(1)计算信号能量子步骤：