[发明专利]一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的发展和智能终端的普及，移动用户对于数据通信的需求大幅度地增长，这给有限的频谱资源带来了巨大的压力。为了更有效地利用频谱资源，认知无线电(cognitive radio,CR)技术得到了学术界和工业界广泛关注。CR网络是由主用户和认知用户构成的。认知用户可以通过频谱感知技术识别当前没有被主用户使用的空白频段，并利用这些频谱资源进行临时的数据传输。因此，在CR网络中，认知用户的频谱感知准确度是影响其性能的主要因素。

在现有的频谱感知技术中，能量检测(energy detection，ED)和特征检测(feature detection，FD)都吸引了大量的研究力量。ED技术目前被使用得较为广泛，它通过比较接收信号的能量是否大于阈值来判断是否有主用户在传输，具有实现简单、感知速度快、无需主用户信号的先验信息等优势。但在低信噪比场景中，ED的检测性能会大大降低。不同于ED技术，FD利用了接收信号的统计特征，能够将主用户信号的特征从噪声中分离出来。因此在低信噪比环境下，FD具有更高的检测概率，并且FD能够通过不同的统计特征区分出不同的用户，这些优势使FD在未来更复杂的应用场景中具有不可替代的作用。

虽然FD技术在低信噪比环境具有更好的检测性能，但为了从接收信号中准确地识别出主用户特征，FD技术不可避免地需要使用较长的感知周期，这使得FD技术更容易受到快速时变信道的影响。由于未来网络的异构性、密集性和高速移动性将会进一步增加，无线信道的变化速率也会加快，在一个感知周期中信道状态可能会发生巨大的改变，这将使感知周期内的主用户统计特征发生失真，造成FD的检测性能下降。现有的基于FD的频谱感知方法大多假设在一个感知周期内信道状态是不变的，因此这些方案不能很好地适用于快速时变信道。如何设计一种应对快速时变信道的FD频谱感知方法成为目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，该方法适用于各种变化速率的时变信道，克服了快速时变信道对基于特征检测的频谱感知的影响，显著提高检测概率，并且能够带来额外的分集增益，在各种变化速率的时变信道下都能获得良好的检测性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，包括以下步骤：S1，根据信道变化速率将感知周期划分成子周期；S2，对每个所述子周期内的接收信号进行相关处理，得到所述子周期的相关处理结果；S3，将每个所述子周期的相关处理结果进行合并，得到合并结果；S4，将所述合并结果与检测阈值进行比较判断当前主用户是否在进行传输。

于本发明的一实施方式中，所述步骤S1中根据信道变化速率将感知周期L划分成K个子周期即每个所述子周期长度均小于或等于所述信道相干时间T_c。

于本发明的一实施方式中，所述步骤S2将一个所述子周期内的接收信号r(n)与r(n)循环移位Δ后的信号r(n+Δ)进行相关操作，得到相关处理结果。

于本发明的一实施方式中，所述步骤S2中子周期k的相关处理结果计算公式为其中，L为感知周期，M为子载波总数与循环前缀长度之和，A、B表示子周期的采样点。

于本发明的一实施方式中，所述步骤S2中子周期1的起始采样点；A＝0，子周期k>1的起始采样点子周期k的最终采样点

于本发明的一实施方式中，所述步骤S3将每个子周期的相关处理结果合并相加，合并结果计算公式为

于本发明的一实施方式中，所述步骤S3将进行额外处理后的结果进行合并，合并结果计算公式为

于本发明的一实施方式中，所述为所述的加权运算函数。

于本发明的一实施方式中，所述步骤S4中判断方式为：当时，则判断当前主用户没有进行传输；当时，则判断当前主用户正在进行传输，其中，表示检测阈值。

于本发明的一实施方式中，所述自适应频谱感知方法适用于快速时变信道的特征检测。

如上所述，本发明的一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，具有以下有益效果：本发明根据信道变化速率将感知周期划分成子周期，对每个子周期内的信号进行相关处理后再合并，并将处理结果与检测阈值进行比较，显著提高了FD的检测概率；