[发明专利]基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法

说明书

技术领域

本发明属于无线电和传感器网络的交叉研究领域，特别涉及基于无线传感器网络可靠感知的频谱共享方法。

背景技术

由于无线通信业务(特别是高端业务)需求量的日益增长，越来越多的频谱被规划到个人无线通信业务中，因此较低的无线通信频谱的利用率是现实存在且亟待解决的问题。目前投入运营的无线频段中，存在大量的“频谱空洞”(未被使用的频谱资源)，美国联邦通信委员会(Federal Communication Commission,FCC)的研究表明已经分配的频谱其利用率一般是15％～85％，整体来说无线频谱在某些频段未被充分利用，这对日益稀缺的频谱资源无疑是一种极大的浪费。认知无线电技术(Cognitive Radio,CR)使网络节点能有效感知频谱空洞并动态接入网络，但要保证不会对授权用户的通信产生干扰，从而可以显著提高无线通信系统日益稀缺的频谱资源的利用率(Sendora project[Online].Available:http://www.sendora.eu/,2008.)，其主要是利用系统的频谱感知以及动态的频谱分配能力。但是认知用户必须具备检测且分辨出宽频带不同区域内的各种主用户信号；此外，频谱感知虽然属于认知无线电主要构成部分之一，但是过多的开销在频谱感知上会使认知无线电自身的效率降低(Deng R,He S,Chen J,et al.Energy-efficient spectrum sensing by optimal periodic scheduling in cognitive radio networks[J].IET communications,2012,6(6):676-684.)；加之无线环境存在着多径衰落、阴影效应以及隐蔽终端等问题，使得认知无线电频谱感知中存在主用户接收机不确定的问题，从而对主用户造成干扰。因此，如何可靠检测频谱空洞并实现次用户与主用户有效共存是认知无线电实际应用所面临的一大挑战。

将具有频谱检测功能的专用无线传感器网络引入认知无线电中，形成无线传感器网络辅助认知无线电系统(Mercier B,Fodor V,Thobaben R,et al.Sensor networks for cognitive radio:Theory and system design[J].ICT mobile summit,2008)，采用这种技术可以克服阴影效应和衰落引起的主用户终端隐藏问题，且认知用户不用花费时间去感知，可以大大提高认知用户效率并保证其有效通信。但是目前无线传感器网络辅助的认知无线电系统缺乏统一架构，对于无线传感器网络引入认知无线电技术的研究目前还处于起步阶段，主要集中在系统设计的理论分析和几种商业场景的评估等方面的研究(Grondalen O,Lahteenoja M,Gronsund P.Evaluation of business cases for a cognitive radio network based on wireless sensor network[C].IEEE Symposium on Dynamic Spectrum Access Networks(DySPAN),2011:242-253)。如何引入无线传感器网络，提出适合无线传感器网络的鲁棒性很强的频谱感知算法是未来应该考虑的一个重要问题(Sendora project[Online].Available:http://www.sendora.eu/,2008，Deng R,He S,Chen J,et al.Energy-efficient spectrum sensing by optimal periodic scheduling in cognitive radio networks[J].IET communications,2012,6(6):676-684.，Najimi M,Ebrahimzadeh A,Andargoli S M H,Fallahi A.A Novel Sensing Nodes and Decision Node Selection Method for Energy Efficiency of Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Sensor Networks[J].IEEE Sensors Journal,2013,13(5):1610-1621.)。