[发明专利]一种能量有效的协作频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种能量有效的协作频谱感知方法，频谱感知方法设置双能量门限，并通过两轮筛选，节省参与感知的认知用户数目。首先N个认知用户对主用户进行感知预判，然后选出能量值在两门限之外的M个用户继续感知，其余N‑M个认知用户进入休眠状态，以节省感知能耗。在第二阶段选出累积能量值小于第一门限的S个认知用户，发送感知结果到融合中心，且不需要公共控制信道，而剩余的M‑S个认知用户进入休眠状态，融会中心默认此M‑S个认知用户的感知结果是主用户存在。本发明在保证频谱感知性能的条件下，通过减少参与感知用户数的方法，节省了系统的感知能耗。

技术领域

本发明涉及一种能量有效的协作频谱感知方法，属于认知无线电技术领域。

背景技术

随着无线电业务的日渐开展，可用的频谱资源日渐匮乏，同时低频谱利用率更是加剧了这一局面。认知无线电作为下一代网络发展的关键技术，有效地解决了无线频谱资源紧缺的问题。认知无线电通过与其周围环境进行交互并进行理解学习，依据周围环境的变化自适应调整功率、编码和载波调制等无线操作参数，以此提升通信性能，提高频谱利用率。

频谱感知是认知无线电实现的关键和前提，其目的是要准确且快速的感知到尽可能多的频谱空洞，保证空闲频段不被浪费。而协作频谱感知通过多个认知用户以相互协作的方式进行频谱感知，尽可能地减小单个认知用户在无线网络环境下有可能受到的多径衰落、阴影效应的影响，进一步提升系统整体感知性能。

此外，随着全球气候变暖及雾霾类污染天气数目的增多，人们越来越关注各类产品和技术的环保性能，尤其是与日常生活息息相关、使用量巨大的电子通信类产品。据统计，近年来通信数据量的增加所带来的能量消耗以每年近16％-20％的速度增长，2008年，信息与通信技术产品的使用所释放的二氧化碳占全球二氧化碳总量的2％。因此，降低能量消耗、提高能量效率的“绿色”通信系统成为未来通信系统设计的重要目标。作为一种新型的无线网络，认知无线网在获得频谱效率和通信能力提升的同时，也必须关注其能量效率问题。

在文献“Hang Su,Xi Zhang,Energy-Efficient Spectrum Sensing forCognitive Radio Networks.2010IEEE International Conference on Communications(ICC),”中提出了一种认知无线电网络中能量有效的频谱感知方法，其思想是根据主用户的活动模式，自适应地调整频谱感知时间，减少感知次数，以节约系统能耗。同时，对能量值在双门限之间的样本信号，则持续采集另一个不相关的感知采样信号，直到能量值满足判断条件为止。该方案主要从节省频谱感知时间的角度，设定能量有效的频谱感知方法，同时该方法未考虑能量值在双门限之间的样本信号，持续感知时所带来的能量损耗。

在发明专利“认知无线电中基于异构用户高效节能的合作感知调度方法”，中国，公开号102905381B，公开日2015-03-11，申请号：201210359558.X中，是通过为认知用户SU选定一个可令总效用最大化的主用户PU，作为初始的感知主用户，使得合作感知节能。专利中涉及到了处于异构网络中的主用户、基站、认知用户，整体感知调度的优化方法，即重点在于调度方法的高效节能。

在发明专利“一种基于认知传感器网络的节能频谱检测方法”，中国，公开号102395140B，公开日2013-12-04，申请号201110321832.X中，主要针对认知传感器网络，通过只检测空闲概率较大的私有信道，来尽量减少频谱检测次数，从而达到节能的目的。

可见，以上所述两个发明专利为达到感知节能的目的，所采用方法的思想是通过寻找合适的主用户，来确定参与感知的认知用户。而本发明是从认知用户角度出发，通过两轮筛选，选出那些具有更高可能性获得准确感知结果的认知用户，减少参与感知和发送感知结果的节点数目，从而达到节约感知能量的目的。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能量有效的协作频谱感知方法。