[发明专利]一种频谱感知方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电技术领域，特别涉及一种频谱感知方法及装置。

背景技术

随着无线电通信业务量的急速增长，频谱紧缺问题越来越严重。通过研究世界各国的频谱检测结果发现，授权频段的利用率普遍较低。然而固定的频谱分配政策使得低利用率的授权频段在空闲时无法被非授权用户使用，造成极大的资源浪费。认知无线电技术的出现为这一问题的解决提供了很好的途径与方案。电气和电子工程师协会（简称IEEE）的有关工作组（如802.22、802.16）和国际电信联盟（简称ITU）已先后制定或正在积极制定一系列标准以推动该技术在各种应用场景下的发展。在认知无线电中，次级用户可以在不干扰主用户通信的情况下动态地接入授权频段，从而提高信道的利用率。为了不影响主用户的通信，次级用户在接入信道之前要先进行频谱感知来确定信道是否被占用，次级用户只有在信道空闲时才可以接入。所以，频谱感知技术是实现认知无线电技术的关键。频谱检测是频谱感知技术的常用方式。

传统的频谱检测采取对信道逐个检测的方式，在时间和能量上的开销都非常大。在信道数目庞大、多个次级用户存在的情况下，这种开销尤其明显。解决这个问题的一个有效方案就是频谱预测。频谱预测是根据各个信道占用的历史情况来预测下一时刻各个信道的占用状态。次级用户对信道按空闲概率由高到低顺序检测，从而加大接入的概率，节省检测时间和能量。申请号为“201010204687.2”的中国专利，公开了一种基于频谱感知及预测的水下多路通信方法。该发明利用对各个信道的历史使用状态的统计和建模来预测信道下一时刻的占用概率，从而判断其占用状态。其实现过程是：感知节点按预定的时间间隔周期对各个信道进行检测，得到充足的历史数据；通过各个信道的历史占用信息使用马尔科夫模型进行建模，得到各个信道的占用概率及状态转移概率；然后，利用建立好的马尔科夫预测模型在任一时刻对各个信道的占用概率进行预测。通过预测信道占用状态代替直接检测的方式，能够有效提高数据传输速率，并节省能量。

然而，由于进行信道预测或估计时，现有技术只考虑信道的历史状态信息对预测的作用，考虑的影响因素太过单一，仅根据各个信道的历史占用状态进行计算，难以保证预测的准确性；另外，仅利用信道的历史信息对信道占用状态进行预测，随着预测的时间增长，会产生错误传播的现象。因此，对频谱预测技术来说，如何尽可能地提高预测的准确性是一个亟需解决的问题。

发明内容

（一）所要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种频谱感知方法及装置，以提高信道占用状态预测的准确性，并提高频谱感知效率。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种频谱感知方法，所述方法包括：

将同一业务下的所有信道进行聚类，得到N个信道集合及每个信道集合的代表信道，N为正整数；

确定待感知信道所属的信道集合及对应的代表信道C_n，1≤n≤N，根据所述待感知信道的历史占用状态和代表信道C_n的当前占用状态，计算出所述待感知信道的当前占用状态。

可选的，将同一业务下的所有信道进行聚类具体包括：

根据所有信道的历史占用状态，计算出每两个信道之间的相关系数，并根据相关系数对所有信道进行聚类。

可选的，每两个信道之间的相关系数ρ的计算公式为：

ρ=EE+D,]]>

其中，E为两个信道的历史占用状态序列中对应比特位值相同的个数，D为两个信道的历史占用状态序列中对应比特位值不同的个数。

可选的，根据相关系数对所有信道进行聚类具体包括：

根据相关系数构建出相关系数矩阵A；

根据预设的相关系数门限Th_ρ，将相关系数矩阵A转化为相关判决矩阵B；

将相关判决矩阵B的每一行分别转换成相关信道集合；

采用贪心算法，根据所述相关信道集合得到所述N个信道集合及每个信道集合的代表信道。