[发明专利]认知无线系统、认知无线设备以及无线信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对周围的无线环境进行认知的无线设备及无线通信系统，具体地说，涉及一种无线设备所使用的对周围的无线环境进行认知的技术。

背景技术

在与周围的无线环境相应而适当地变更无线通信所使用的参数的无线通信系统即无线认知中，对周围的无线环境进行认知(检测无线信号)，与该无线环境对应地进行参数的最优化。特别是，对于分配给其它无线通信系统(下面记载为主系统)的频带中，使认知无线系统作为次系统通过共享而利用频带，从而提高了频带的利用效率。

在次系统与主系统共享频带而进行使用的时候，次系统不会对主系统进行的现有服务造成影响。在次系统中，为了避免对主系统的干扰，需要利用主系统没有使用的频带，或者以小于或等于主系统中所允许的干扰量的方式进行通信。即，次系统在使用频带前，需要正确地识别主系统对该频带的使用状况。

作为检测在主系统所使用的频带(次系统想使用的频带)中是否存在主系统的信号的具体方法，已知的频谱感知，该频谱感知是次系统无线设备检测周围的无线信号的方法。如果对频谱感知进行大致划分，则具有：根据以时间平均求出的接收信号功率的大小进行判定的功率检测的方法(能量检测)；以及将主系统的发送信号中含有的特征量用于检测的方法(特征检测)。

作为利用上述频谱感知进行主系统的检测，使次系统利用主系统没有使用的频带的无线通信系统的一个例子，可以举出IEEE 802.22。针对IEEE 802.22，正在讨论对利用分配给美国电视广播的频带的区域无线网络(Wireless Regional Area Network：WRAN)系统的标准化。在该IEEE 802.22中，具有下述规定，即，在作为美国的电视广播规格的先进电视系统委员会(ATSC)信号的接收功率为-116dBm以上的情况下，误检测概率(misdetection rate)和误警报概率(false alarm rate)分别为0.1以下。

在此，所谓误检测概率，是即使主系统的信号存在也判断搜索出的频带为空闲状态的概率。所谓误警报概率，是即使搜索出的频带为空闲状态也判断主系统的信号存在的概率。主系统的信号的误检测关系到对主系统产生的干扰，误警报导致频率利用效率降低。

图1是例示使用频谱感知的次系统无线设备和主系统之间的关系的图。

在图1中，示出了进行发送的主系统无线设备100、进行接收的主系统无线设备110、以及利用频谱感知识别频带的使用状况的次系统无线设备200。此外，基准接收功率区域10示出有必要将与主系统的检测有关的次系统无线设备200的误检测概率以及误警报概率抑制在规定值以内的区域。即，如图1所示，在次系统无线设备200位于基准接收功率区域内的情况下，要求次系统无线设备200可靠地检测从主系统无线设备100发送来的信号，将误检测概率和误警报概率尽可能降低的同时抑制在规定值以内。

此外，即使在上述WRAN系统之外的认知无线通信系统中，也与WRAN系统相同地，需要保护主系统不受到次系统的干扰，并且较高地保持使用频带的频率利用效率。因此，次系统对于电平高于基准接收功率的信号，需要使次系统的误检测概率及误警报概率为规定值以下。

为了使误检测概率及误警报概率为规定值以下，提出了各种主系统的检测方法。其中，作为对主系统的发送信号所包含的特征量进行检测所利用的检测方法，具有：利用从主系统发送来的信号的周期平稳性(cyclostationary)的方法；利用所述发送信号或帧格式所具有的周期性的方法；以及在次系统无线设备中准备与接收信号内的导频信号序列相同的序列，获得与接收信号之间的关联的方法等。

例如，在专利文献1中，公开了利用从主系统发送来的信号的周期平稳性，使用卡方检验的频谱感知方法。在该方法中，生成作为反映周期平稳性的特征量的周期自相关函数值，并与预先设定的阈值进行比较，由此，判定主系统的信号是否存在。此外，所述阈值是与次系统无线设备所设定的误警报概率对应而根据卡方分布确定的。由于其特征为，所述阈值可以不依赖于噪声功率或干扰功率而仅根据误警报概率的设定值确定，因此，不需要推定噪声功率或干扰功率。再者，通过调整周期自相关函数值的生成所需要的平均化时间，可以在基准接收功率以上的区域中，使误检测概率为设定值以下。