[发明专利]基于模糊积分和最优化理论的合作式频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种感知无线电(CR)的新技术，确切地说，涉及一种基于模 糊积分和最优化理论的合作式频谱感知方法，属于感知无线电中的频谱感知技 术领域。

背景技术

首先介绍本发明专利申请涉及的若干个技术概念：

感知无线电：感知无线电是由软件无线电(SDR)演化而来的一种智能通 信技术，它能与射频环境进行信息交互，自适应地调节和改变自身的通信参数 (如：发射功率、子载波频率等)，并以对主用户(PU)无干扰的方式占用射 频环境中的可用频谱资源，从而提高频谱的有效利用率。感知无线电的基本出 发点是：在不影响授权频段的正常通信的基础上，具有感知功能的无线电设备 可以接入授权的空闲频段内，并动态地利用频谱。感知无线电的核心思想就是 使无线通信设备具有发现空闲频谱并合理利用的能力。感知无线电技术能够从 根本上解决目前因频谱的固定分配政策导致的对频谱资源的不合理应用。

频谱感知技术：作为感知无线电的关键技术之一，频谱感知技术的主要任 务是检测空闲频谱并加以利用，同时对主用户不造成有害干扰。对空闲频谱的 使用，主用户比感知用户具有更高级别的频谱接入优先权。感知用户在利用空 闲频谱的通信过程中，必须能够快速感知主用户的出现，及时进行频谱切换， 腾出其所用频段给主用户使用；或者继续使用原来频段，但需要通过调整传输 功率或者调制机制来避免干扰。这就需要感知无线电系统具有频谱检测功能， 能够实时地连续侦听频谱，以提高检测的可靠性。因此，频谱感知技术不但要 求感知用户可靠、快速地检测到频谱空洞，还要求感知无线电技术能够感知并 分析特定区域的频段，从中找出适合通信的空闲频谱，利用某些特定的技术和 处理，在不影响已有通信系统的前提下进行工作。

能量检测算法(参见图1所示的计算流程)：频谱感知技术方案中的能量 检测算法按主用户信号是否存在做出两种假设，然后将接收端收到的信号先通 过中心频率确定且带宽为预先设定值的滤波器，再相继通过平方律检测器和积 分时间为设定值的积分器，最后将输出结果与判决门限比较，得出主用户信号 是否存在的判决。这种方法是一种对未知参数的确定性信号存在性进行检测的 有效方法。由于能量检测对信号类型不作限制，因此，不需要主用户信号的先 验信息。

模糊积分：既是普通积分的一种扩展，又是一种非线性积分。本发明采用的 模糊积分类型是choquet模糊积分，其计算公式是：式中，(c)∫(·)dμ表示对(·)的choquet模糊积分，x是一个给定集合X中的某个 元素，μ是定义在集合X上的模糊测度的数值，f是定义在集合X上的非负评 价函数值，l是评价函数f的勒贝格测度值。