[发明专利]一种全双工认知无线电网络多电平频谱感知方法及系统

说明书

本发明公开了一种全双工认知无线电网络多电平频谱感知方法，认知用户对接收到的一个感知周期内授权信号的N个样本信号进行采样，并计算样本信号的平均能量T(y)，再将M个等级的授权用户的发射功率分为A、B、C三个区，然后分别计算授权用户的发射功率落在A、B、C区域的概率密度，并利用广义似然比检测判断授权用户的发射功率的区域，最后再次利用广义似然比检测授权用户的发射功率具体等级。本发明可在授权用户信号特征参数未知时，实现对授权用户多阶发射电平的检测和区分，当认知用户获得更精细的授权用户状态参数之后，通过调整自身的传输参数可以有效地提高全双工认知无线电网络吞吐量。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种全双工认知无线电网络多电平频谱感知方法及系统。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，无线数据传输业务呈现出指数级的爆发式增长。相应的，人们对无线频谱资源的需求也越来越大。频谱感知接入技术是认知无线电网络的支撑技术，认知用户通过频谱感知技术来检测接收到的授权用户信号，从而判别授权信道状态，并调整自身的传输参数，以在保障授权用户通信质量的同时，实现与授权用户共享授权频谱。

现有的全双工认知无线电网络中频谱感知接入技术均假设授权用户发射功率恒定，此时频谱感知可以被认为是一个判断授权用户是否出现的二元假设检测问题，频谱感知主要任务是判断授权用户是否出现。然而随着无线通信技术的发展，现有的无线通信系统标准，例如LTE、LTE-A、802.11系列等，用户均可以工作在多个不同阶发射功率，以适应不同的工作环境。与传统的单电平频谱感知技术相比较，多电平频谱感知技术是一个多元假设检测问题，认知用户通过多电平频谱感知技术实现对授权用户多阶发射电平的检测和区分。并且，当认知用户获得更精细的授权用户状态参数之后，通过调整自身的传输参数可以有效地提高认知无线电网络吞吐量。现有的多电平频谱感知接入工作主要集中在传统的半双工认知无线电网络，而授权用户具备多阶发射电平条件下的全双工认知无线电网络多电平感知接入技术问题并没有得到很好的解决。在新的全双工认知无线电网络场景下，已有的半双工认知无线电网络多电平感知技术不再适用。

首先，全双工通信模式在提升频谱效率的同时，因为发送和接收同时在同一频段工作，会带来严重的自干扰问题。在非理想干扰抑制条件下，全双工认知无线电网络中的自干扰信号会影响频谱感精度。并且自干扰信号通常由自干扰估计和重建过程中的误差、放大器非线性因素等造成，在时间长度很短的一个感知周期内，自干扰信号是一个部分参数未知的不确定性信号。如何在全双工通信自干扰信号不确定的条件下，实现对授权用户多阶发射电平的检测和区分是一个新的挑战。本发明拟在全双工认知无线电网络中同时考虑授权用户具有多阶发射电平和非理想全双工通信自干扰抑制技术的条件下，在授权用户信号特征参数未知时，实现对授权用户多阶发射电平的检测和区分。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中自干扰信号下无法进行多阶发射电平检测和区分的缺陷，提供一种全双工认知无线电网络多电平频谱感知方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种全双工认知无线电网络多电平频谱感知方法，包括以下步骤：

S1、在全双工发射感知模式下，认知用户对接收到的授权信号的N个样本信号进行采样，并计算一个感知周期内接收到的N个样本信号的平均能量，作为认知用户接收变量T(y)，其中第i个样本信号表示为：

其中，n_i为高斯白噪声，ω_i为认知用户自干扰信号，P_k为发射功率，γ为授权用户与次用户之间的信道增益，x_i为授权用户发射信号，H₀为授权用户在信道空闲时的状态，H_k表示授权用户工作在发射功率P_k等级时的状态，M为发射功率级别数量；