[发明专利]宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带认知无线电中感知时间和子载波功率的分配方法。

背景技术

随着通信技术的快速、持续的发展，现有的频谱资源已无法满足人们对通信服务日益增长的需求，急需越来越多的频谱资源满足现行通信高带宽、高速率以及高质量业务的需要。当前国际上都采用政府授权的静态频谱分配原则，即所有的可用频段都被分配给授权的通信服务，为了避免对授权用户的通信产生干扰，其它非授权用户不能够接入授权用户使用的频段，这使得对有限频谱资源的使用大打折扣。认知无线电作为一种智能的无线电技术，于20世纪末被Joseph Mitola博士提出来以促进频谱资源的有效利用。通过频谱感知和环境适应，认知无线电能够有效地利用空闲频谱并且对授权用户无干扰地进行通信。认知无线电必须持续地感知周围的频谱环境，并且需要准确、可靠地检测授权用户是否出现在空闲频谱中，一旦检测到授权用户重新使用空闲频谱，认知无线电必须暂时停止使用频段。认知无线电提出了一种动态使用频谱的理念，解决了目前的静态频谱分配策略所带来的频谱利用率低的问题，极大地提高了现有频谱资源的使用率。

目前诸如时分同步码分多址(TD-SCDMA)，宽带码分多址(WCDMA)和3G长期演进(LTE)等宽带无线通信技术已经普及人们的日常生活，因此认知无线电的发展潮流也是要面向宽带通信，提高用户的速率和通信质量，从语言、视频和多媒体等各个方面满足用户的通信需求。宽带认知无线电的设计如图1所示。认知无线电采用正交频分复用(OFDM)调制方式，能够利用授权用户未使用的子载波传输数据。认知无线电通过动态调整可用的子载波上的功率，能够最大限度地利用频谱资源。

认知无线电在通信之前必须感知授权用户是否存在，即实行“先听后传”的策略。一种基于“先听后传”的周期性多载波感知策略如图2所示，如果感知到授权用户存在认知无线电可以进行数据传输，否则认知无线电必须暂停传输避免对授权用户产生干扰。能量检测是认知无线电最常使用的频谱感知方法，它检测性能准确，执行效率高并且不需要授权用户的任何先验信息。能量检测首先在感知时间内对接收信号采样，然后将采样值平方并累加获得信号的能量统计值，最后将能量统计值与预先设定的门限作比较，如果统计值大于门限判定授权用户存在，否则判定信道空闲可用。能量检测通过虚警概率和检测概率两个指标来衡量。检测概率反映了认知无线电干扰授权用户的水平，检测概率越大对授权用户的干扰越小。虚警概率反映的是认知无线电的频谱利用率，虚警概率越大认知无线电的频谱利用率越低。能量检测的虚警概率P_f和检测概率P_d分别为：