[发明专利]自适应频谱检测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种频谱检测方法和系统，特别是一种自适应频谱检测方法 和系统。

背景技术

认知无线电网络通过感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学 习，有目的地实时改变某些操作参数(如传输功率、载波功率和调制等)， 使其内部状态适应接收到的无线信号的统计变化，从而实现任何时间、任何 地点的高可靠通信，以及对异构网络环境优先的无线频谱资源进行高效地利 用。认知无线电网络中的用户称为认知用户，购买频带使用权的用户称为授 权用户，授权用户使用频带的优先权比认知用户高，认知用户需要保证对授 权用户干扰小于一定水平的条件下最大化地发现空闲频谱，即发现接入机会。 因此，认知无线电网络的一个关键设计问题是频谱检测问题，即认知用户如 何检测目标频带并发现可用频谱的问题，频谱检测的质量直接影响着空闲频 谱的使用效率以及授权用户正常使用频带的权利。

现有技术频谱检测方法主要有两类：本地频谱检测和协作频谱检测。本 地频谱检测是指认知用户独立的检测频谱发现接入机会，协作频谱检测是指 多个认知用户通过一定的方式协作检测频谱发现接入机会。本地频谱检测是 协作频谱检测的基础，协作频谱检测解决了本地频谱检测中存在的隐藏终端 问题，可提供较高的检测性能。

本地频谱检测主要有三类：匹配滤波器检测、能量检测和循环平稳特征 检测。当授权用户信号已知时，匹配滤波器检测是较佳的检测方法。匹配滤 波器检测利用授权用户信号的导频码、前导码或扩频码等特征，认知用户可 以连续地同授权用户进行定时和载波同步，甚至信道均等化，从而解调接收 到的信号，判断授权用户信号是否占用频带。但当授权用户信号未知时，该 方法需要执行各种接收机算法，消耗大量的能量，实施的复杂度很高。循环 平稳特征检测是根据授权用户的信号统计特性进行检测的方法。授权用户的 信号统计特性一般具有周期性，可以看成循环平稳随机过程，不同信号的谱 相关函数在“频率，循环频率，幅值”三维空间上具有不同的特征，授权信 号的谱相关函数在不同的循环频率和频率处出现峰值，噪声仅在循环频率值 为0时出现峰值，循环平稳特征检测根据峰值的位置可以检测授权用户信号。 由于该方法的实现需要两次傅里叶变换，因此运算复杂度高。能量检测是一 种常用的频谱检测方式，使用带通滤波器截取目标信号，数模(A/D)转换后， 在检测时间内抽样并计算平均抽样能量，获得检验统计量，将检验统计量与 阈值相比较来判断授权用户是否占用频带。该方法计算量小，实施简单，且 可以在不知道授权用户信号类型的条件下进行检测。

由于认知用户处于次级系统，要求其检测能力有更好的灵敏度。每个认 知用户所在的位置不同，受多径衰落和阴影效应的影响，并且单个认知用户 本身计算能力有限，所以本地检测性能不高。协作频谱检测基于本地频谱检 测信息或结果，进行数据融合与决策，利用认知无线电网络中不同地理位置 的检测节点构成的空间分集，大大提高了全局检测性能，降低单个认知用户 的复杂度，能够有效地解决隐藏终端问题，在整体应对衰落时有更好的鲁棒 性。协作频谱检测主要有两种决策方法：软决策方法和硬决策方法。软决策 方法是指认知用户考虑与决策相关的因素(如位置、信道衰减等)发送检测 信息给融合中心，融合中心利用设定的判决阈值做出决策。硬决策方法是指 认知用户将本地检测的结果发送给融合中心，融合中心依据本地检测结果， 做出决策。

在上述频谱检测方法中，由于硬决策方法发送的是检测结果，丢失了大 量的信息，因此检测精度较低，降低了接入机会。现有技术为了解决上述问 题，通常使用硬决策或软决策中的最大比合并准则以及等增益合并准则，但 最大比合并准则以及等增益合并准则的主要实施目的是为了检测授权用户， 因此现有技术方法并没有有效地提高接入机会。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应频谱检测方法和系统，可以有效提高频 谱接入机会。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自适应频谱检测方法，包括：

数个认知用户在本次检测开始时刻按照预先设定的检测时间进行检测；

所述认知用户将检测信息发送给中心单元；

所述中心单元使用漏检概率一定、最小化虚警概率的判决模型获得本次 检测的接入机会判决结果，通过本次检测和前一次检测的判决结果确定认知 用户下一次检测的检测开始时刻；