[发明专利]一种基于认知无线电的集中式协作频谱感知系统及方法

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种基于认知无线电的集中式协作频谱感知系统及方法。本协作频谱感知系统包括主用户、次用户、本振信号感知、融合中心和比较判决模块。次用户感知射频环境，将感知信号传输到本振信号感知模块中，本振信号感知模块将处理后的信号传输至融合中心进行融合，再通过比较判决模块和预设值进行对比得出频谱是否空闲的判决结果，根据硬判决的相关准则进行融合判决，得出授权频段中是否有主用户接入的判决结果。本发明通过认知无线电本振泄露检测技术来对空闲频谱进行动态感知，避免发生未感知到授权用户接入而造成冲突的现象，显著提高了频谱感知的准确性，增加了系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种基于认知无线电的集中式协作频谱感知系统及方法。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，频谱资源变得越来越紧张。尤其是随着无线局域网(WLAN)技术、无线个人域网络(WPAN)技术的发展，越来越多的人通过这些技术以无线的方式接入互联网。这些网络技术大多使用非授权的频段(UFB)工作。由于WLAN、WRAN无线通信业务的迅猛发展，这些网络所工作的非授权频段已经渐趋饱和。而另外一些通信业务(如电视广播业务等)需要通信网络提供一定的保护，使他们免受其他通信业务的干扰。而相当数量的授权频谱资源的利用率却非常低。

为了解决频谱资源匮乏的问题，基本思路就是尽量提高现有频谱的利用率。为此，人们提出了认知无线电的概念。认知无线电的基本出发点就是：为了提高频谱利用率，具有认知功能的无线通信设备可以按照某种“伺机”的方式工作在已授权的频段内。这种在空域、时域和频域中出现的可以被利用的频谱资源被称为“频谱空洞”。认知无线电的核心思想就是使无线通信设备具有发现“频谱空洞”并合理利用的能力。

频谱感知是认知无线电的最基本最重要的功能，认知无线它有两个目的，一是认知用户感知周围环境，从而获得频谱特征和概况，可自动有效地利用频谱空穴来满足吞吐量的功能；第二个方面，是在认知用户节点持续性的对频段进行检测时，如果主用户此时需要使用该频段，对主用户的授权频段进行独立有效的检测，能够及时发现是否频段可用。或者从另一方面，通过有效手段将对主用户的影响和干扰尽量减小到可预知的程度上。综上，无线通信系统频谱感知性能的好坏非常重要。

由于在单个用户的频谱感知技术中，我们发现虚警概率和漏检概率无法达到实际操作所需要的标准，技术中的检测容易受到外部环境在检测过程中的各个动态因素的影响，无法实现高的精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于认知无线电的集中式协作频谱感知系统，采用集中式协作频谱感知的具备能够及时准确探测出频谱空洞，降低网络损耗等优点，解决了常规频谱感知碰撞率高的问题，提高系统的吞吐量。

为实现上述能够及时检测到频谱空洞，准确选择接入频段的目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于认知无线电的集中式协作频谱感知系统，所述集中式协作频谱感知系统包括主用户、次用户、本振信号感知模块、融合中心模块和比较判决模块，所述次用户感知射频环境，将感知信号传输到本振信号感知模块中，本振信号感知模块将处理后的信号传输至融合中心进行融合，再通过比较判决模块和预设值进行对比得出频谱是否空闲的判决结果；

所述主用户与m个次用户连接，所述m个次用户分别与m个本振信号感知模块连接，所述m个本振信号感知模块与融合中心模块连接，所述融合中心模块与比较判决模块连接；

所述本振信号感知模块包括射频信号接收模块、射频放大器、混频器、滤波器、中频放大器、解调器和本地振荡器，所述射频信号接收模块与射频放大器连接，所述射频放大器与混频器连接，所述混频器还连接有本地振荡器，所述混频器与滤波器连接，所述滤波器与中频放大器连接，所述中频放大器与解调器连接，所述解调器与融合中心连接。

利用上述系统进行频谱感知的方法为：