[发明专利]一种认知无线电系统中的协作频谱感知方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及了一种认知无线电系统中的协作频谱感知方法和设备。

背景技术

无线电通信频谱是一种宝贵的自然资源，随着无线通信技术的飞快发展，频谱资源贫乏的问题日益严重，为了缓解频谱资源紧张的现状，当前对无线通信频谱进行了监测和研究，发现某些频段（如电视频段）在大多数时间内并未使用或者在大多数地域内并未使用，而某些频段则出现了多系统多用户同时竞争的情况，即频谱资源的使用存在不均衡的现象。

CR（Cognitive Radio，认知无线电）的概念正是在这种背景下产生，其基本思想是：在不对授权系统造成干扰的前提下，CR系统可以通过监测当前无线环境的变化来动态机会式地接入空白频段进行通信；其中，当CR系统机会式接入授权系统的空白频谱时，前提是保护授权系统业务不受到CR系统的有害干扰，这就要求：CR系统具有准确判断出授权系统频段的空白频谱的能力（即确定空白频谱）；CR系统发现授权系统在当前使用的空白频谱（源工作频点）上重新出现，CR系统及时退出当前使用的空白频谱（即频谱切换）。

因此，确定空白频谱是CR系统工作的前提，对于授权系统保护有着重要意义，且频谱感知是确定空白频谱的重要手段，频谱感知是指通过检测目标频谱上授权系统的信号判断授权系统是否占用目标频谱，即判断目标频谱占用或空闲。进一步的，由于阴影效应、多径衰落等导致的“隐藏终端”问题，导致采用单点感知的CR系统干扰授权用户通信，为克服该问题，CR系统需要提高感知时间或采用更为复杂的感知算法，从而增加了系统的实现复杂度。

为此，CR系统采用协作感知来提高频谱感知性能，即利用处在多个不同地理位置的协作感知节点的感知结果消除单个节点的问题，从而提高感知性能。协作感知包括集中式协作感知和分布式协作感知；在集中式协作感知中，多个感知节点执行频谱感知，将本地感知结果上报给融合中心，融合中心按照融合准则处理多个感知节点的结果，得到协作感知结果；在分布式协作感知中，多个感知节点执行频谱感知，且感知节点之间交互本地感知结果，每个感知节点按照融合准则处理多个感知节点的结果，得到协作感知结果。

进一步的，目前常用的融合准则包括：Or（或）、And（与）、Voting（投票）等，其基本原理是：感知节点传输1比特的硬判决本地感知结果，用于表示目标频谱占用或空闲；融合中心/感知节点根据多个感知节点的本地感知结果得到协作感知结果，判决目标频谱占用或空闲。其中，Or融合准则：当多个协作感知节点中，至少一个感知节点本地判决结果为目标频谱占用时，协作感知结果为目标频谱被占用；And融合准则：当多个协作感知节点中，所有感知节点本地判决结果均为目标频谱占用时，协作感知结果为目标频谱被占用；Voting融合准则：当多个协作感知节点中，本地判决结果为目标频谱占用的感知节点数量超过或等于一定门限时，协作感知结果为目标频谱被占用。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

如图1所示，为CR系统集中式协作感知结果的传输方法，在CR系统协作感知结果传输方法中，由于所有感知节点都需要上报或交互感知结果，一般融合中心会分配（或者感知节点间会协商）每个协作感知节点感知结果上报/交互所需的无线传输资源；当协作感知节点数目较多时，会导致非常高的资源开销，降低了CR系统中可用于业务传输的无线资源，降低了CR系统的容量。

例如，在集中式协作感知过程中，CR系统待感知的目标频谱为4个，每个目标频谱的协作感知节点为10个，假设各目标频谱的感知节点不同，则CR系统中感知节点总数为40个，融合中心需要为40个感知节点调度分配感知结果传输所需资源，在周期性协作频谱感知中，CR系统在每个感知周期需要为40个感知节点调度分配感知结果传输所需资源，导致了非常大的资源开销。

发明内容

本发明实施例提供一种认知无线电系统中的协作频谱感知方法和设备，以降低协作频谱感知过程中的资源开销。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种认知无线电系统中的协作频谱感知方法，该方法包括：感知节点与感知结果接收节点之间预先约定目标频谱感知结果的传输资源与传输方式；所述感知节点利用所述目标频谱感知结果的传输资源与传输方式向所述感知结果接收节点发送所述目标频谱上的本地感知结果。