[发明专利]认知无线电系统中的频点选择方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种认知无线电系统中的频点选择方法和设备。

背景技术

随着移动通信事业的快速的发展，日益增长的宽带无线通信需求与有限频谱资源的矛盾日趋明显，虽然在LTE（Long Term Evolution，长期演进）已采用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用），MIMO（Multiple Input Multiple Output，多入多出）等技术来提高频谱利用率，但是这些并不能根本上解决有限频谱资源的问题。

随着移动业务在未来飞速的发展，电信运营商将面临更严峻的频谱资源短缺的问题，另一方面，一些无线系统的频谱使用在时间和地域上几乎空闲，如对于广播电视频段，随着广播电视系统从模拟传输向数字传输的发展，由于数字传输能极大的提高传输容量，使得很多广播电视频段长期处于空闲状态，浪费了宝贵的无线资源。而其它很多无线系统也被证明其频谱并未得到充分利用。

为解决频谱资源紧缺的问题，新的无线电技术——认知无线电（Cognitive Radio，CR）技术已经被广泛的关注。认知无线电技术是一种解决目前频谱资源紧缺的有效手段。认知无线电是一个智能无线通信系统，能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数（比如传输功率、载波频率和调制技术等），使其内部状态适应接收到的无线信号统计特性变化，以达到任何时间、任何地点均可以实现高度可靠通信，以及对频谱资源进行有效利用的效果。

为达到上述的目的，认知无线电通过一个认知环来完成整个认知过程，包括如下三个步骤：

（1）频谱感知，通过对输入RF（Radio Frequency，射频）激励信号的分析，完成对空闲频谱的检测。

（2）频谱分析，根据频谱感知的结果和其它无线输入信号的分析，完成信道状态信息的估计和信道容量的预计。

（3）频谱决策，根据频谱感知得到的空闲频谱资源和频谱分析的结果，获得最后频谱使用的决策，这种决策包括频点、带宽、发射功率、调制方式等的决策。

认知无线电的频谱感知通过逐频带的二元信号检测来完成空闲频谱资源的检测，一般意义上，可以认为频谱感知技术就是一种信号检测技术。频谱感知需要满足一定的感知灵敏度要求，即接收到的待检测信号功率大于感知灵敏度要求能检测到该信号，从而，保证不会对授权系统产生有害的干扰。

该感知灵敏度具体如：FCC（Federal Communications Commission，（美国）联邦通信委员会）规定对于ATSC（Advanced Television Systems Committee，美国高级电视业务顾问委员会）电视信号的检测需要达到感知灵敏度-114dBm要求，对于NTSC（National Television Standards Committee，（美国）国家电视标准委员会）信号要求达到感知灵敏度-94dBm要求。而对于目前中国国内的电视信号的检测，对于数字电视DTMB（Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting，地面数字电视多媒体广播）信号的检测，一般需要感知灵敏度在-100dBm左右，而模拟电视PAL-D（Phase Alternating Line- D，定向交互线-D）信号的检测，一般需要感知灵敏度在-70dBm左右。

认知无线电需要首先感知外界的无线电操作环境，而频谱感知需要周期性的感知目前认知系统工作的频点，从而监测该频点授权系统的工作状态。但如上所述，频谱感知需要能检测到微弱的授权系统信号，这要求频谱感知在低的SNR环境下获得比较高的检测性能。但是在这种低SNR环境下的感知，频谱感知很容易受干扰的影响。若在执行频谱感知时认知系统仍然在工作，那么频谱感知将受到严重的本系统干扰，从而很大程度上降低频谱感知的准确性，并最终影响认知系统的性能。所以，目前对于认知系统工作频点的感知需要保持认知系统静默。