[发明专利]一种宽带频谱感知方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于数据库的高效率的宽带频谱感知方法及相关的装置。 

背景技术

认知无线电（Cognitive Radio，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。实际应用中，主用户（Primary User，PU）系统通常是一个宽带系统。有的PU系统具有上百兆的带宽和几十个信道，有的PU系统甚至具有跨频段的频率信道资源。例如中国移动多媒体广播（China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB）系统，U波段发射频率为470MHz～798MHz（36个信道），S波段的发射频率为2635MHz～2660MHz。一般地，PU系统物理信道的占用情况相互独立，即PU系统相邻物理信道被PU系统占用与否互不相关。因此，认知无线电系统小区（Cognitive Radio Cell，CRC）在利用PU系统物理信道资源前，应准确检测本小区企图接入信道的使用状态。 

由于CRC下用于频谱感知的物理资源有限，包括感知节点（Sensing Node，SN）数目和感知数据上报信道资源等，传统的单信道频谱感知策略很难在短时间内检测到PU系统空闲的物理信道。此外，传统单信道频谱感知策略下，CRC需要较大的数据交互开销，且一次宽带频谱感知周期较长，这将极大影响CRC的频谱感知准确性和CRC传输容量。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带频谱感知方法及装置，能更好地解决传统的单信道频谱感知策略中检测到空闲PU物理信道概率低和数据交互开销大的问题。 

根据本发明的一个方面，提供了一种宽带频谱感知方法，包括： 

数据融合中心（Fusion Center，FC）获取当前所有PU物理信道的统计空闲概率，所述统计空闲概率是通过长期频谱检测得到的PU物理信道空闲时间与总时间的比值； 

按照所述统计空闲概率由大至小的顺序，依次为各PU物理信道分配用于信道频谱检测的SN； 

利用所述SN，分别对各PU物理信道进行信道频谱检测； 

根据信道频谱检测结果，确定各PU物理信道的状态。 

优选地，所述FC获取当前所有PU物理信道的统计空闲概率的步骤包括： 

FC访问频谱感知数据库，获取当前所有PU物理信道的统计空闲概率。 

优选地，所述按照所述统计空闲概率由大至小的顺序，依次为各PU物理信道分配用于信道频谱检测的SN的步骤包括： 

对于当前PU物理信道，FC从待分配的SN中为所述PU物理信道随机选取一个SN，并根据所述SN的接收天线数目、信号采样样本数目和接收信噪比，判断选取的SN是否满足当前PU物理信道的预设虚警概率和检测概率； 

若判断结果为满足，则按照统计空闲概率由大至小的顺序，从剩余的SN中为下一个PU物理信道分配SN； 

若判断结果为不满足，则FC按照数目逐次加一的方式随机选取SN，直至所选取的SN满足所述PU物理信道的预设虚警概率和检测概率。 

优选地，所述利用所述SN，分别对各PU物理信道进行信道频谱检测的步骤包括： 

SN对相应的PU物理信道进行接收信号采样，得到多个信号采样样本； 

SN利用所述多个信号采样样本，计算其检测的PU物理信道的本地归一化能量数据，并利用所述本地归一化能量数据，得到本地频谱感知数据作为相应PU物理信道的信道频谱检测结果。 

优选地，所述根据信道频谱检测结果，确定各PU物理信道的状态的步骤包括： 

FC接收来自各SN的本地频谱感知数据，并按照PU物理信道进行数据融合，得到各PU物理信道的全局频谱感知统计量； 

将各PU物理信道的全局频谱感知统计量分别与判决门限进行比较，若小于相应的判决门限，则FC确定所述PU物理信道处于空闲状态。 

优选地，所述按照PU物理信道进行数据融合，得到各PU物理信道的全局频谱感知统计量的步骤包括： 

FC根据各SN的接收天线数目、信号采样样本数目和接收信噪比，计算用于融合各SN的本地频谱感知数据的加权因子； 

根据各SN的本地频谱感知数据及加权因子，计算各PU物理信道的全局频谱感知统计量。 

优选地，还包括： 

当确定某一PU物理信道的状态是空闲状态时，将所述PU物理信道的信息发送至其覆盖范围内的所有SN。