[发明专利]频谱感知方法、能量检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电技术，特别涉及在认知无线电系统中实现频谱感知的方法和相应装置以及一种能量检测方法和相应装置。

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(WRAN)技术的发展，越来越多的人通过这些无线通信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工作，这使得非授权频段已经渐趋饱和。然而，为了给一些特定的通信业务(如电视广播业务等)提供保护，频率管理部门专门为这些通信业务分配了特定的单独频段，称为授权频段，使之可以免受其他通信业务的干扰。在现阶段，相当数量的授权频谱资源的利用率是非常低的。而与授权频段相比，非授权频段的频谱资源要少很多，但其上承载的业务量却很大。因此，基于目前的频谱资源分配方法，非授权频段存在频谱资源匮乏的问题，而授权频段则存在频谱资源的利用率偏低的问题。

为了解决上述问题，尽量提高现有频谱资源的利用率，认知无线电技术应运而生。认知无线电技术的基本出发点就是：为了提高频谱利用率，具有认知功能的无线通信设备可以在空域、时域和频域中查找可以被重新利用的频谱资源，从而在已为其他系统分配的频段内与该系统共享同一频段。这种在空域、时域和频域中出现的可以被重新利用的频谱资源被称为“频谱空洞”。

为了描述方便，在下文中，将原本单独工作在为其分配的特定频段内的无线通信系统称为主用户系统；将主用户系统中的无线通信设备称为主用户(PU，Primary User)；将具有认知功能的无线通信设备称为认知无线电用户，也可称为次用户(SU，Secondary User)；将由认知无线电用户或次用户组成的系统称为认知无线电系统；而将主用户系统和认知无线电系统共享的频段称为共享频段。由于主用户系统没有义务改变其结构来与认知无线电系统共享频谱，认知无线电系统自身应当具有发现“频谱空洞”并合理利用所发现“频谱空洞”的能力。

如何发现特定频段内的“频谱空洞”又被称为频谱感知(SpectrumSensing)技术。认知无线电系统如何准确并有效地实现频谱感知将是影响认知无线电系统工作性能的关键。

在传统的频谱感知方法中，通常由认知无线电用户对共享频段内主用户的信号进行检测，如果检测到主用户的信号，则发送代表主用户“活动”的1比特信息“1”到中心节点；如果没有检测到主用户的信号，则发送代表主用户“静默”的1比特信息“0”到中心节点；然后，中心节点将采用“或”逻辑(1比特判决结果的OR合并准则)或“与”逻辑(1比特判决结果的AND合并准则)将所接收的来自所有认知无线电用户的信息进行合并，如果合并后的结果为“1”，则判决主用户“活动”；否则，判决主用户“静默”。由于在上述频谱感知方法中，中心节点在判决过程中没有考虑由于信道状况不同每个认知无线电用户之间存在检测性能差异，因此，频谱感知结果并不准确，存在较高的漏警概率(在主用户“活动”时判决结果为主用户“静默”的概率)或虚警概率(在主用户“静默”时判决结果为主用户“活动”的概率)。

发明内容

本发明的实施例提供一种认知无线电系统实现频谱感知的方法以及认知无线电系统中的认知无线电用户设备和中心节点，可以准确并且有效地实现频谱感知。

本发明的实施例还提供了一种能量检测方法以及装置，以提高认知无线电用户检测出的信号功率。

本发明实施例所述的频谱感知方法，包括：在所选择的信道内，认知无线电用户检测所述信道内的能量，得到当前检测时间内的接收信号功率；根据当前检测时间内的接收信号功率和在一段时间窗内估计的平均信号功率和平均噪声功率计算感知度量参数，并将计算的感知度量参数作为检测结果；以及将所述检测结果发送到中心节点。

上述根据当前检测时间内的接收信号功率和在一段时间窗内估计的平均信号功率和平均噪声功率计算感知度量参数为：通过公式metric_k＝(P_d-P_n)²-(P_d-P_n-P_s)²计算所述感知度量参数metric_k，其中，P_d为当前检测时间内的接收信号功率；P_s和P_n分别表示在一段时间窗内估计的平均信号功率和平均噪声功率。