[发明专利]一种基于信道特征的认知无线电频谱检测间隔调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于信道特征的认知无线电频谱检测间隔调节方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，越来越多的无线设备需要接入到互联网，使无线频谱资源变得非常紧张。无线频谱资源是一种不可再生资源，如今频谱资源的缺乏已经阻碍了无线通信技术的发展。造成频谱资源匮乏的另一个重要原因是静态的频段划分策略，这种策略把大部分无线频段划分给特定的授权用户（Authorized User）。但授权频段大部分时间是空闲的，这就造成了频谱分配不均匀，引起频谱整体利用率降低。

       认知无线电（Cognitive Radio）是解决该问题的有效手段，认知无线电能够自动检测通信环境，智能调整自身通信参数以适应环境变化，在不对授权用户造成干扰的前提下从时域和频域利用空闲频谱进行通信。认知无线电最基本的任务是频谱检测，其实质是对信道进行检测以发现频谱空洞的过程。从原理上讲，对频谱进行连续不间断的检测能达到最佳性能，但在实际应用中，由于受检测代价和硬件设备的限制，不可能做到连续检测，所以只能间隔检测。传统的频谱检测算法大多都是固定检测间隔的方法，在每个检测间隔的开始对频谱进行检测，但不是每个间隔内都有授权用户接入，所以就造成了不必要的检测开销。传统频谱检测算法没有综合考虑授权用户不同频谱占用特性对检测性能造成的影响，所以造成了检测代价高且适应性不强。

       目前，对于认知无线电可变间隔频谱检测已经有了一些研究，主要有：“刘允等，一种基于授权信道特性的认知无线电频谱检测算法[J]，物理学报，2013，07：078406”，该方法在保证认知无线电系统稳定的条件下，分析授权用户占用信道的特性，对授权用户占用信道的情况进行建模，以信道容量最大化为目标来优化频谱检测模型，并设计了频谱检测频率控制因子来决定频谱检测间隔。该方法考虑到了授权用户不同的信道占用特性对频谱检测产生的影响，自适应地调整频谱检测频率，能提高频谱利用率并降低检测开销。“滕志军等，基于阴阳理论的认知无线电频谱检测算法[J]，东北电力大学学报，2011，31(3):47-51”，该方法将阴阳理论与认知无线电频谱检测相结合，引入阴阳算子，使检测所造成的损失时间与检测次数之间达到动态平衡。引入频谱检测周期控制参数s和检测次数最大值M_max，一开始以间隔T进行频谱检测，如果没有检测到授权用户，检测次数M加1，当M<M_max时，继续以检测间隔T进行频谱检测，当M>M_max时，以s*T为间隔进行频谱检测。该方法在保证系统性能的同时有效降低了检测成本。“江虹，罗智等，一种认知无线电频谱检测间隔的自适应调节方法[P].中国专利：201510142819.6”，提出了一种自适应改变检测间隔的方案，根据授权用户信号的特征选择参数h₀，并按公式[1]改变检测统计量的下限值，有效的降低了开销:

公式[1]：                                                

以上研究只考虑了在固定检测间隔基础上加入控制因子，存在以下几个方面的问题：第一， 不同用户对信道占用的特性是不一样的，如果对不同的用户采用相同的方法调整检测间隔，检测性能不是最优。第二，检测间隔主要采用线性变化策略，这种策略不符合信道中用户信号出现和退出的规律。第三， 目前的方法大多只检测授权用户从信道中出现，没有检测用户从信道中退出。

发明内容

现有的可变间隔频谱检测方法，没有充分考虑到授权用户占用信道的特性对检测性能的影响，且大都是检测授权用户在信道中的出现。对此，本发明提出了一种基于信道特征的认知无线电频谱检测间隔调节方法，能根据不同授权用户占用信道的特性调整检测间隔，而且可以用于用户退出信道的检测，该方法能有效降低检测过程的能量消耗，能进一步提高信道的利用率。具体技术方案如下：

       一种基于信道特征的认知无线电频谱检测间隔调节方法，认知用户准备占用信道或占用信道的认知用户判决是否有授权用户出现时按如下步骤工作：