[发明专利]基于余弦定理的协作频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线通信网络中的多用户协作频谱感知技术，更为具体地说涉及一种在云网络环境下基于余弦定理的协作频谱感知方法。

背景技术

随着无线通信的飞速发展，无线业务对频谱资源的需求越来越多，频谱资源日趋紧张。而另一方面，目前固定的频谱分配方式导致了频谱资源的浪费。认知无线电是一种有望解决频谱资源紧缺的智能通信技术。认知无线电允许次用户在主用户空闲的时候使用分配给主用户频谱，从而提高频谱利用率。频谱感知是认知无线电的关键技术之一，它的主要任务就是监测主用户活动情况，提供可供次用户使用的空闲频谱；同时保证在主用户再次使用该频谱时，次用户能够及时快速地退出该频段，避免对主用户造成干扰。

频谱感知技术可分为单节点频谱感知技术和多节点协作频谱感知技术。在大多数无线环境下，由于无线信道的多径衰落、隐藏终端等问题，单节点频谱感知性能较差。因此，在多径、阴影衰落等无线环境下主要采用多节点协作频谱感知技术进行频谱检测。目前的多节点协作频谱感知技术只利用了部分信噪比较好的感知节点信息实现多用户协作频谱感知。如何充分利用所有感知节点信息，进一步提高协作频谱感知的准确性，是一个尚未解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述难题。考虑到目前认知无线网络中信道的复杂性以及感知节点的有限计算能力，本发明将云技术引入到认知无线网络的多用户协作频谱感知方法中，提出了一种基于余弦定理的认知无线云网络协作频谱感知方法。在该方法中，所有感知节点将各自接收到的检测信号传送到云端进行处理。云端首先计算感知节点送来检测信号之间的相对相位，然后进行相位补偿，最后将所有信号进行合并融合以检测网络中主用户是否存在，实现无线信道环境下准确、有效的信号频谱感知。

上述目的通过下述技术方案予以实现：本发明一种基于余弦定理的认知无线云网络协作频谱感知方法，所述认知无线云网络包括一个主用户、N个认知用户，所述N个认知用户形成N个频谱检测感知节点，所述协作频谱感知方法包括如下步骤：

步骤1、检测信号收集，所述N个感知节点将各自接收到的信号s_i(t)发送到云端，其中，i＝1,2,…,N，t为时间；

步骤2、能量计算，云端在N路接收到的检测信号中任意选择一路检测信号s_m(t)作为参考信号，其能量为

其余各路检测信号s_j(t)的能量为

并将信号s_m(t)与信号s_j(t)合并，得到合并信号

s_mj(t)＝s_m(t)+s_j(t)

计算合并信号的能量

步骤3、相位差计算，根据余弦定理求出信号s_m(t)和信号s_j(t)之间的相对相位差

步骤4、相位补偿，对检测信号s_j(t)分别加上相位差β_mj和减去相位差β_mj得到信号s′_j(t)和信号s″_j(t)，计算信号s′_j(t)和信号s″_j(t)与s_m(t)合并后的信号能量

如果E′_mj>E″_mj，则信号s′_j(t)就是信号s_j(t)相位补偿后的信号，否则信号s″_j(t)就是信号s_j(t)相位补偿后的信号；

步骤5、信号合并，云端将参考信号和相位补偿后的各路信号相加进行合并，形成云端检测信号；

步骤6、频谱判决，云端对合并后的云端检测信号进行频谱检测，判决该频段中是否有主用户存在。

本发明还具有如下特征：

1、所述云端是远程数据处理中心或认知无线云网络的融合中心。

2、步骤2中，参考信号s_m(t)选择能量最大的信号。