[发明专利]多用户协同频谱感知的数据融合方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种多用户协同频谱感知的数据融合方法及装置。

背景技术

认知无线电（Cognitive Radio，简称为CR）技术是为了解决目前面临的频谱资源稀缺的问题而提出来的，频谱感知算法是认知无线电的关键技术之一。为了避免认知无线电系统对授权用户产生有害的干扰，要求频谱感知算法能够在低信噪比下可靠地检测出授权用户的信号。

由于无线信道的衰落特性，仅仅依靠单用户频谱感知算法检测主用户（Primary User，简称为PU）对授权频谱的使用情况，可靠性不高。研究表明，多用户协同频谱感知能够明显提高对授权频谱的感知性能。

现有的多用户协同频谱感知数据融合方案多为基于能量检测算法（Energy Detection，简称为ED）的多用户协同频谱感知。基于能量检测算法的可实现协同频谱感知数据融合方案有以下两种：一种为等增益合并（Equal Gain Combination，简称为EGC），另一种为选择最大归一化能量（Maximum Normalized Energy，简称为MNE）合并。

但是，多用户协同能量检测的性能极易受到噪声功率估计误差的影响，即噪声不确定性。

发明内容

本发明提供了一种多用户协同频谱感知的数据融合方法及装置，以至少解决相关技术中，多用户协同频谱感知是基于能量检测算法实现的，存在噪声不确定性问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多用户协同频谱感知的数据融合方法，包括：数据融合中心接收到来自多个认知无线电用户（Secondary User，简称为SU）的本地频谱感知数据，其中，本地频谱感知数据包括：认知无线电用户的本地频谱感知统计量，本地频谱感知统计量基于广义似然比，是认知无线电用户接收信号的样本协方差矩阵的特征值的算术平均与几何平均之比的对数；数据融合中心根据多个认知无线电用户的本地频谱感知数据对多个认知无线电用户的本地频谱感知统计量进行数据融合。

优选地，在数据融合中心接收到来自多个认知无线电用户的本地频谱感知数据之前，上述方法还包括：多个认知无线电用户在感知时隙内进行本地频谱感知，计算本地频谱感知统计量。

优选地，计算本地频谱感知统计量包括：认知无线电用户对接收的信号进行采样；认知无线电用户根据采样结果计算本地样本协方差矩阵；认知无线电用户对本地样本协方差矩阵进行特征值分解，得到本地样本协方差矩阵对应的特征值；认知无线电用户计算特征值的算术平均与几何平均之比的对数，作为认知无线电用户的本地频谱感知统计量。

优选地，在多个认知无线电用户在感知时隙内进行本地频谱感知，计算本地频谱感知统计量之后，上述方法还包括：多个认知无线电用户通过上行信道向数据融合中心上报各自的本地频谱感知统计量。

优选地，数据融合中心根据多个认知无线电用户的本地频谱感知数据对多个认知无线电用户的本地频谱感知统计量进行数据融合包括：数据融合中心分别给多个认知无线电用户的本地频谱感知统计量分配相应的加权因子，其中，加权因子是根据各个认知无线电用户的频谱感知能力分配的；数据融合中心根据加权因子计算本地频谱感知统计量的线性加权，作为全局频谱感知统计量。

优选地，数据融合中心接收到的本地频谱感知数据还包括：认知无线电用户的天线数、信号采样样本数，加权因子是天线数和信号采样样本数的乘积。

优选地，在数据融合中心根据多个认知无线电用户的本地频谱感知数据对多个认知无线电用户的本地频谱感知统计量进行数据融合之后，上述方法还包括：数据融合中心根据全局频谱感知统计量与预先获得的判决门限，判决当前频谱资源是否空闲。

优选地，数据融合中心根据全局频谱感知统计量与预先获得的判决门限，判决当前频谱资源是否空闲包括：数据融合中心比较全局频谱感知统计量与判决门限的大小；如果全局频谱感知统计量大于等于判决门限，数据融合中心判决当前频谱资源被主用户占用；如果全局频谱感知统计量小于判决门限，数据融合中心判决当前频谱资源空闲。

优选地，在数据融合中心接收到来自多个认知无线电用户的本地频谱感知数据之前，上述方法还包括：数据融合中心通过控制信道通知其覆盖范围内的多个认知无线电用户参与频谱感知。