[发明专利]一种认知无线电频谱检测间隔的自适应调节方法

说明书

技术领域

本发明主要针对认知无线电通信（Cognitive Radio Communication）环境下频谱检测间隔的自适应调节方法进行设计，涉及认知无线电频谱检测、检测间隔自适应调节。旨在优化传统固定间隔的频谱检测机制在应用中存在的不足，属于无线通信领域。

背景技术

自CR被提出以来，其灵活的频谱使用及高度智能的应用前景得到了业界前所未有的关注，其中频谱检测中的射频信号识别、频谱空穴寻找和授权用户干扰控制等相关技术得到了深入的研究和扩展。在实际应用中，由于CR受硬件和能量的限制，不可能实现连续不间断的检测。传统典型的频谱检测大多采用固定检测间隔机制，检测间隔的设置往往仅依据CR接入时间最大化，或检测能量最小化等原则，未综合考虑检测间隔的设置对各种信号造成的干扰、CR用户接入频谱的机会等因素的影响。

目前，认知无线电中频谱检测间隔的调节方法，主要研究工作包括：“张宇等，基于可变间隔的认知无线电频谱检测机制[J]. 北京邮电大学学报, 2008,31(2):128-131”在固定检测间隔T时间的基础上加入控制因子s（0<s<1），使认知用户可以适时改变检测间隔，s和T作为一组向量共同优化检测成本。在前一次检测时，若没有检测到授权用户状态变化，则按照等比的方式缩小检测间隔，本次检测间隔Tnow=s*Tpre（Tpre为前一次检测间隔），在检测所造成的损失时间与检测次数之间进行折中，该检测机制比传统的固定间隔检测更有效地控制了检测成本。“滕志军等，基于阴阳理论的认知无线电频谱检测算法[J]. 东北电力大学学报, 2011,31(3):47-51”使用阴阳理论中的阴阳算子进行动态优化平衡，初始检测间隔为T，若持续一次没有检测到授权用户状态改变，则继续以周期T进行检测。若检测次数M=2时，则以s*Tpre（0<s<1）为周期进行检测，同时M清零，重复此过程直到检测到授权用户的状态改变，通过每两次改变一次检测间隔的方法实现最小化检测成本的目的。“Taposh Banerjee, Venugopal V. Veeravalli. Decentralized Data-Efficient Quickest Change Detection[J]. IEEE International Symposium on Information Theory, 2013”通过一种优化CUSUM算法实现快速变化点检测，通过对数似然比的符号进行判断，在检测次数和检测延迟进行折中，以增加检测延迟为代价，有效地降低检测次数。

使用固定检测间隔T作为基本常量进行算法设计的思想，在认知无线电中频谱检测间隔调节算法中具有一定的局限性，以上工作只考虑了在固定检测间隔T的基础上进行控制因子和阴阳算子的加入，忽略了以下几个方面的问题：第一，没有综合考虑用户信号分布特性以及其信号对数据传输的影响；第二，未与频谱切换等算法结合，综合性能研究有待提高；第三，在复杂的CR网络下，网络协议如何能够通过少量的数据信息，自主判断和调控当前信道参数，在较小开销和延迟下，最终优化系统性能。

发明内容

现有的可变间隔（Flexible Sensing Period, FSP）频谱检测机制，没有充分考虑授权用户信号对数据传输的影响，这严重影响了次用户传输链路中断率、检测延迟和传输速率等指标。本发明针对上述问题，提供一种频谱检测间隔的自适应调节方法，旨在通过结合用户信号（授权用户信号或次用户信号）和空闲信道信号（噪声信号）分布特征，充分考虑CR网络的特性对数据传输的影响；将CUSUM算法与可变间隔的频谱检测机制相结合，提出一种新的频谱检测间隔自适应调节方法，该方法可有效提升数据传输的服务质量。其具体技术方案如下：

一种认知无线电频谱检测间隔的自适应调节方法，包括以下步骤：