[发明专利]基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法、系统及应用

权利要求书

1.一种基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法，其特征在于，所述基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法包括以下步骤：

第一步，认知跳频系统对周围电磁频谱使用状况进行实时感知，剔除其他用户信号或干扰所占用的频段，遴选没有干扰或较低干扰的频段作为传输信道，生成跳频图案进行通信；

第二步，在通信过程中，对所有正在使用的工作信道进行监测，若发现待传信道中未出现干扰信号，则继续沿用原来的频率集进行通信，若发现出现干扰信号，则评估干扰信号对通信造成的损害，结合频谱感知结果，选择继续在现有信道上通信或者是跳转至另外的可用跳频信道进行通信。

2.如权利要求1所述的基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法，其特征在于，所述基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法的双方感知信息共享后，在接收信息时，使用己方感知的可用频率集进行最佳接收，而在发送时，使用对方感知的可用频率集进行发送。

3.如权利要求1所述的基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法，其特征在于，所述基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法的认知单元通过检测和相应处理，结合解调器送来的相关信息，给出整个工作频段内的频谱感知结果，遴选出若干个干扰噪声相对较低的频谱窗，并在频谱窗中进行跳频信道选取和跳频图案生成。

4.如权利要求1所述的基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法，其特征在于，所述基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法通信双方通过认知单元中的频谱检测模块实时检测设备所处电磁环境的频谱使用状况，剔除被其他信号占用的频段，选出未被干扰信号占用的频段，得到用于跳频通信的空闲频段集；在频谱分析的基础上，遴选出动态的发送频率集与接收频率集，生成动态的跳频图案，进行随机跳频通信，实现信息在无干扰或者较低干扰的频段上的可靠传输。

5.如权利要求4所述的基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法，其特征在于，进一步包括：

(1)实时检测工作频段的频谱窗，在通信之前或者通信过程中的静默期内，对设备所处无线环境进行快速感知，得到当前通信双方所处无线环境的频谱占用状况，进得到各自所处环境中没有被使用或被干扰占用的具体频段，为随后的频谱分析与判决提供依据；采用基于能量检测和循环平稳特征检测的级联型检测算法进行检测；

(2)得到频谱检测结果后，根据周围无线环境的具体频谱占用状况进行具体分析；根据环境感知出的干扰频段以及系统设定的干扰温度门限将频谱状况区分为频谱黑洞、频谱空洞和频谱灰洞三类；对获得的频谱空洞进行质量分析，按照标准进行质量排序，建立可用频段实时数据库K；

(3)引入两种跳频频率表，分别用于发送与接收，分别称为发送频率集与接收频率集，并且是实时动态变化的；根据通信双方频谱分析结果，产生可用的跳频图案；跳频频段的所有跳频点作为信道空间F＝{f₁,f₂,…,f_n}，某一时刻经过频谱窗检测后，所有频谱窗所含有的跳频点构成另外一个集合K＝{f_i,…f_i+k}，(i＝1,2,…n)，(k≤n-i)确定哪些频率点用于通信。

6.如权利要求1所述的基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法，其特征在于，所述基于认知无线电的跳频通信中频谱共享方法的伪随机序列产生器产生伪随机序列，由伪码—信道编号转换单元将其变换成信道编号；信道编号与子集K中的跳频点编号进行比对，若在子集K中不存在该信道编号，说明该信道不在可用的频谱窗中，不能用来传输信息；若该信道恰恰在子集K中，还要查询认知单元发过来的信道质量信息，然后基于注水准则和信道质量信息来确定该信道的使用频次，产生可变的跳频图案。