[发明专利]基于状态转移概率估计的感知时隙长度优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术中的认知无线电领域，具体讲是认知无线电合作频谱感知中 的一种感知时隙长度优化方法。

背景技术

随着无线通信业务种类的快速增长，对无线频谱资源的需求也呈指数增长，使得未来 无线通信中的频谱资源“匮乏”问题日益突出。认知无线电技术在保证授权用户服务质量 的条件下以“伺机接入”的方式利用授权用户的空闲频段，大大提高了频谱的使用效率， 是解决“频谱匮乏”问题的有效方法。频谱感知技术被用来有效检测当前授权用户的工作 状态，以寻找频谱机遇和避免对授权用户的干扰，因此有效的频谱感知技术是认知无线电 存在的前提和基础。认知用户的频谱感知性能极易受到无线信道中阴影效应与多径衰落的 影响而恶化，为了解决这个问题，人们提出了多认知用户合作频谱感知的方法。

如图1所示，在802.22标准中提出的周期感知框架中，一个感知周期由一个感知时隙 和一个数据传输时隙组成。因此在当前合作频谱感知技术的研究中，不仅仅包括可靠的感 知算法研究，还包括各种感知参数的优化设计，特别是感知时隙长度的优化设计。增加感 知时隙长度虽然可以有效提高认知无线网络合作频谱感知的性能，减少频谱机遇的损失以 及对授权用户的干扰，但是在给定感知周期长度的条件下，感知时隙长度的增加会导致认 知无线网络在感知周期中用于数据传输的时间减少，进而使得认知无线网络的传输效率下 降，因此应该对每一个感知周期中的感知时隙长度进行优化配置，即在感知性能与系统传 输效率之间对感知时隙长度的大小进行折中。

当认知无线网络在每个感知周期可以合作感知多个授权信道时，感知时隙长度由认知 无线网络需要合作感知的感知信道集合和分配给该集合中各个授权信道的感知时间共同 决定，因此改变感知信道集合中的授权信道数目或改变分配给该集合中各个授权信道的感 知时间均会对感知时隙长度造成影响。因此在多授权信道条件下，我们需要联合考虑认知 无线网络需要合作感知的感知信道集合和分配给该集合中各个授权信道的感知时间，进而 对感知时隙长度进行优化配置。

发明内容

本发明的目的是针对多授权信道条件下，需要联合考虑认知无线网络需要合作感知的 感知信道集合和分配给该集合中各个授权信道的感知时间，进而对感知时隙长度进行优化 配置的问题；提出了一种基于状态转移概率估计的感知时隙长度优化方法，以解决在多认 知用户合作感知多授权信道条件下的感知时隙长度优化问题。

本发明的技术方案是：

一种基于状态转移概率估计的感知时隙长度优化方法，包括下列步骤：

(a)、在每一个感知周期T的感知时隙τ的开始，认知无线网络中心基站在τ_a时间内把当 前感知周期认知无线网络需要合作感知的最优感知信道集合以及该集合中各个授权 信道的感知时间即上一个感知周期所得到的下一个感知周期认知无线网络需要合作感 知的最优感知信道集合以及该集合中各个授权信道的感知时间发送给认知无线 网络中的各个认知用户m；

(b)、认知无线网络中的各个认知用户m在接下来的τ_s时间里对最优感知信道集合里 的各个授权信道进行检测统计，得到各自的检测统计量表示认知用户m在授权信道i 上的检测统计量；

(c)、各个认知用户m在接下来的τ_b时间里把各自的检测统计量发送到认知无线网络的 中心基站，中心基站进行数据融合判决，得到融合判决结果，中心基站利用τ_c时间把最终 的融合判决结果发送给各个认知用户m；

(d)、在每一个感知周期T的感知时隙τ结束后，认知无线网络中心基站根据历史感知信 息(历史感知信息为当前感知周期之前所有周期的感知信息)和当前感知周期的感知结果 即步骤(c)中得到的融合判决结果，利用该感知周期T剩余的时间即数据传输时隙τ’＝T-τ， 估计下一个感知周期各个授权信道i的可用概率，其中τ＝τ_a+τ_s+τ_b+τ_c；

(e)、求解下一个感知周期各个授权信道的表示当认知无线网络在每个感知 周期仅合作感知授权信道i时的认知无线网络的最大吞吐量；