CN102405677B - 频谱检测方法、系统及基站 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种频谱检测方法、系统以及基站，涉及通信技术领域，为提高蜂窝多跳网络的频谱利用率。本发明实施例的频谱检测方法包括：接收由各节点发送的中间频谱检测结果；将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果。本发明实施例主要应用于蜂窝多跳网络中。

Description

频谱检测方法、系统及基站

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种频谱检测方法、系统及基站。

背景技术

随着无线网络的宽带化，无线频谱资源日益紧张，认知无线电技术(Cognitive Radio，CR)是提高频谱利用率的重要手段。通过认知无线电技术，次系统(非授权使用频谱)以机会方式与主系统(授权使用频谱)，或者在公共频段按照某种频谱礼仪与其他次系统进行频谱共享。这种频谱共享的关键在于该次系统能够快捷、准确和可靠的获取空闲频谱的状态信息，而这种状态信息的获取依赖于认知无线电技术中的频谱感知技术。

实际应用中，频谱感知技术涉及到两个关键方面：一是CR用户如何在噪声干扰环境下得到准确的检测信息；二是检测结果如何能可靠和低开销的分享或上报。

在实现本发明的过程中，发明人发现：

在蜂窝多跳网络中，终端能够通过一个或多个中继节点连接到对应的蜂窝小区基站，从而减少了路径损耗，大大提高了整个蜂窝小区的容量和覆盖范围。因此，鉴于蜂窝多跳网络的应用范围不断扩大，如何提高蜂窝多跳网络的频谱利用率，是相关研究人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种频谱检测方法、系统以及基站，以提高蜂窝多跳网络的频谱利用率。

本发明实施例的频谱检测方法包括：

接收由各节点发送的中间频谱检测结果，所述节点包括协作检测非中继节点和协作检测中继节点；

将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果；

其中，当协作检测非中继节点进行频谱检测并确定能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括：协作检测非中继节点的第一频谱检测结果和协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当所述协作检测非中继节点进行频谱检测并不能确定检测结果、而将其检测信号中继到所述协作检测中继节点时，所述中间频谱检测结果包括：所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当协作检测非中继节点进行频谱检测并能确定检测结果、而不能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括下述之一：

所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；所述协作检测中继节点上报的由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果；所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果以及由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果。

本发明实施例的基站包括：

结果接收单元，用于接收由各节点发送的中间频谱检测结果，所述节点包括协作检测非中继节点和协作检测中继节点；

结果处理单元，用于将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果；

其中，当协作检测非中继节点进行频谱检测并确定能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括：协作检测非中继节点的第一频谱检测结果和协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当所述协作检测非中继节点进行频谱检测并不能确定检测结果、而将其检测信号中继到所述协作检测中继节点时，所述中间频谱检测结果包括：所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当协作检测非中继节点进行频谱检测并能确定检测结果、而不能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括下述之一：

所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；所述协作检测中继节点上报的由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果；所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果以及由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果。

本发明实施例的频谱检测系统包括：至少一个协作检测非中继节点，至少一个协作检测中继节点，和基站；其中，

所述协作检测非中继节点，用于在第一时隙进行频谱检测，当能够获得第一频谱检测结果，且能够上报所述第一频谱检测结果时，将所述第一频谱检测结果发送给所述基站；当能够获得第一频谱检测结果，而不能上报所述第一频谱检测结果时，将所述第一频谱检测结果中继到所述协作检测中继节点；当不能获得第一频谱检测结果时，将其检测信号中继到所述协作检测中继节点；

所述协作检测中继节点，用于在第二时隙进行频谱检测，获得第二频谱检测结果，并将所述第二频谱检测结果发送给所述基站；当所述协作检测非中继节点能够获得第一频谱检测结果，而不能上报所述第一频谱检测结果时，接收所述协作检测非中继节点中继的所述第一频谱检测结果，将所述第一频谱检测结果，或将所述第一频谱检测结果和第二频谱检测结果发送给所述基站；

所述基站，用于根据收到的频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果。

本发明实施例所述的频谱检测方法、系统及基站，通过在协作检测非中继节点和协作检测中继节点的两级频谱检测，然后由基站根据两级频谱检测结果进行融合处理而获得最终的频谱检测结果，提高了蜂窝多跳网络中的频谱利用率，有效的提高了频谱检测的整体性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一频谱检测方法的流程图；

图2是本发明实施例二频谱检测方法的流程图；

图3是本发明实施例二频谱检测方法中，协作检测非中继节点和协作检测中继节点进行检测的流程图；

图4是本发明实施例三基站的示意图；

图5是本发明实施例三基站的结构图；

图6是本发明实施例四频谱检测系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为提高蜂窝多跳网络的频谱利用率，本发明实施例一所述的频谱检测方法，在蜂窝多跳网络中引入层次协作频谱检测技术，并结合了数据融合机制。如图1所示，本发明实施例一所述的方法包括如下步骤：

步骤11、基站接收由各节点发送的中间频谱检测结果。其中，所述节点包括协作检测非中继节点和协作检测中继节点。

其中，在此实施例中，所述中间频谱检测结果包括以下三种情况：

情况一、当协作检测非中继节点进行频谱检测并确定能上报检测结果时，协作检测非中继节点的第一频谱检测结果和协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

情况二、当协作检测非中继节点进行频谱检测并能确定检测结果、而不能上报检测结果时，所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果，或所述协作检测中继节点上报的由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果，或所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果以及由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果；

情况三、当所述协作检测非中继节点进行频谱检测并不能确定检测结果、而将其检测信号中继到所述协作检测中继节点时，所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果。

步骤12、基站将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果。

在此步骤中，所述基站将中间频谱检测结果进行融合处理，主要是将所述各中间频谱检测结果进行合并处理，当N个(N＞＝1，且N为整数)中间频谱检测结果中有至少K个(K＞＝1，且K为整数)中间频谱检测结果表明频段被占用时，则所述最终频谱检测结果为频段被占用。

由本发明实施例一所述的方法可以看出，利用此实施例的技术方案，通过在协作检测非中继节点和协作检测中继节点的两级频谱检测，然后由基站根据两级频谱检测结果进行融合处理而获得最终的频谱检测结果，提高了蜂窝多跳网络中的频谱利用率，有效的提高了频谱检测的整体性能。

以下结合实施例二详细描述一下本发明实施例的频谱检测方法的实现过程。

在此实施例中，CR系统作为次系统，与主系统进行频谱共享的使用。由于需要避免次用户对主用户的干扰，一般发送功率受限，一跳链路的覆盖有限。为了增强CR系统的应用，可以考虑采用多跳，同时利用终端作为中继节点提高CR系统的覆盖。考虑在空间随机分布有多个CR用户，且各CR用户的链路传播特性如衰落幅度随时间、空间及移动速度不完全相同，主用户的出现也是随机的，因此，各CR用户所接收到的主用户信号也不完全相同。

在本发明实施例二中，把CR基站的小区基于空间位置划分为簇头区和非簇头区，在簇头区选择能参与协作检测的中继节点即协作检测中继节点，然后由协作检测中继节点和协作检测非中继节点分层次进行检测，并由二者根据其检测情况和链路状态灵活上报检测结果，最后再由基站对两个层次的检测结果进行融合处理。

如图2所示，本发明实施例二所述的频谱检测方法包括：

步骤21、基站在公共控制信道广播小区可用信道信息，在所述信息中携带簇头选择消息。其中所述簇头选择消息包括：基站位置、小区半径R、簇头阈值C、检测参数λ₁和λ₂、D。

在本发明实施例中，可采用以下方式确定检测参数。

(一)λ₁和λ₂的确定。

由于终端的能量有限，在此采用复杂度低的能量检测方法，CR用户接收到的信号如下式：

$x\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}n\left(t\right),& H_0\\ \mathrm{hs}\left(t\right)+n\left(t\right),& H_1\end{array}\right.$

其中，x(t)表示CR用户接收到的信号，s(t)为主用户发射信号，n(t)为加性白高斯噪声，h为链路增益，H₀，H₁分别表示主用户存在和主用户不存在。若以γ表示信噪比，则通过能量检测器后，关于H₀或H₁的判决统计Y的分布可表示为：

$Y~\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\χ}}_{2\mathrm{TW}}^2,& H_0\\ {\mathrm{\χ}}_{2\mathrm{TW}}^2\left(2\mathrm{\γ}\right),& H_1\end{array}\right.$

检测统计量表示为：

其中采样次数M＝2TW，T和W分别为检测时间与信号带宽，E_s，E_n分别表示主用户信号能量和噪声能量。

为了减少对主系统的干扰，次系统需要设置最小检测概率P_d ^Min；同时为了充分利用频谱，需要设置最大虚警概率P_f ^Max。由此可计算得到检测参数λ₁和λ₂。

通过给定的最大虚警概率，可获得判决门限，即检测参数λ₁可由下式获得：

${P_f}^{\mathrm{Max}}=P(Y>{\mathrm{\λ}}_1|H_0)=\frac{1}{2}\mathrm{erfc}\left[\frac{{\mathrm{\λ}}_1-2\mathrm{TW}}{2\sqrt{2}\sqrt{\mathrm{TW}}}\right]$ $\mathrm{erfc}\left(z\right)=\frac{2}{\sqrt{\mathrm{\π}}}\underset{z}{\overset{\∞}{\∫}}\exp \left({-x}^2\right)\mathrm{dx}$

通过最小检测概率，可获得检测参数λ₂：

${P_d}^{\mathrm{Min}}=P(Y>{\mathrm{\λ}}_2|H_1)\underset{x}{\∫}{Q}_m(\sqrt{2\mathrm{\γ}},\sqrt{{\mathrm{\λ}}_2})f_{\mathrm{\γ}}\left(x\right)\mathrm{dx}$

其中，f_r(x)为SNR的分布，取决于信号的衰落情况。如若主信号经历阴影衰落时，SNR服从对数正态分布；若信号经历Rayleigh多径衰落后，SNR服从指数分布等。

其中，Q_m()为Marcum Q-函数：

$Q_m(a,b)={\∫}_b^{\∞}\frac{x^m}{a^{m-1}}{e}^{-\frac{x^2+a^2}{2}}{I}_{m-1}\left(ax\right)\mathrm{dx}$

其中，I_m-1()为(m-1)阶修正的Bessel(贝塞尔)函数。

(二)检测参数D的确定。

为了提高检测的准确性，基站要作出正确的判决，这就需要获得多个独立的终端的频谱检测结果，同时又要充分利用系统中用户的分散性来提高协作性能的稳定性。如果参与协作检测的终端之间有较强的相关性，则协作频谱感知的性能会大打折扣。

由信道相关参数p，可获得节点间信道具有独立性的距离，即检测参数D为：

$p=\exp (-\frac{\left|\mathrm{\Δd}\right|}{d_{\mathrm{cor}}}\ln 2)$

$D=\left|\mathrm{\Δd}\right|=-\frac{d_{\mathrm{cor}}\ln p}{\ln 2}$

其中Δd为两个节点间的距离，d_cor为使信道不相关的节点间最小距离。

步骤22、收到所述簇头选择消息的节点计算其与基站之间的距离L，以确认是否位于簇头区。当所述距离L位于预定区间，如[R/2，3R/4]，时，即可确定该节点处于簇头区，否则该节点处于非簇头区。在此，将处于簇头区的节点称为簇头节点。

步骤23、若簇头节点的路损P_Loss和剩余能量E_Rest满足下式，则该簇头节点向所述基站发送簇头响应消息，在所述簇头响应消息中携带其剩余能量和位置信息。

P_loss/E_rest＜C

其中P_loss为路损，E_rest为剩余能量，C为簇头阈值。

步骤24、所述基站根据收到的簇头响应消息，并结合所述簇头节点上报的剩余能量和位置信息，确定协作检测中继节点，并向所述协作检测中继节点发送簇头确认消息。

而其他的节点，包括簇头区中除确定为协作检测中继节点外的节点和非簇头区中的节点都可认为是协作检测非中继节点。

在确定协作检测中继节点的时候，可根据下式进行排序

$\arg \min (P_{\mathrm{loss}}^{\mathrm{\α}}/E_{\mathrm{rest}})$

其中，α＞1，为系统参数，表示路损的权重。

通过上式可以看出，在所有的簇头节点中，进行排序的原则是路损最小、剩余能量最大。

之后，再根据检测参数D和簇头节点之间的距离D_ij，根据上述的排序结果确定协作检测中继节点。其中，所述协作检测中继节点的数量可以有多个。在具体应用中，可通过下述程序段来根据排序结果确定协作检测中继节点。

设R_i表示排序中的第i个簇头节点，i＝1，2，...，N，S＝{R₁，R₂，...，R_N}表示簇头集合，S’表示协作检测中继节点的集合，D_ij表示两个簇头节点之间的距离，D为检测参数：

for(i＝1；i＜＝N-1；i++)

for(j＝i+1；j＜＝N；j++)

if D_ij＞D，then

S′＝S′∪R_j∪R_i

步骤25、协作检测中继节点发送簇内信道可用信息，并携带簇头公告消息，在所述簇头公告消息中优选的包括有检测参数λ₁和λ₂。

步骤26、收到所述簇头公告消息的节点记录所述协作检测中继节点的信息，并向所述协作检测中继节点发送簇头公告响应消息，在所述簇头公告响应消息中携带其剩余能量和位置信息。

以下，由协作检测中继节点和协作检测非中继节点进行层次协作频谱检测。其中基站将检测时隙划分为两个检测时隙，在第一检测时隙由协作检测非中继节点进行检测，在第二检测时隙由协作检测中继节点进行频谱检测。

此外，在本发明实施例中，为了提高检测的可靠性，同时又不增加检测结果上报的开销，在协作检测中继节点和协作检测非中继节点进行检测的过程中采用软的硬判决机制。具体如下：

各节点将对收到的信号进行检测而获得的信号能量划分为三个区间：能量区间1、能量区间2、能量区间3；其中在能量区间1中，信号能量小于检测参数λ₁；在能量区间2，信号能量位于[λ₁，λ₂]区间；在能量区间3，信号能量大于检测参数λ₂。

当节点检测到信号能量位于能量区间2时，即可表明该节点不能确定检测结果。那么对于协作检测非中继节点来说，其将会中继检测信号到协作检测中继节点或放弃此次检测。而对于协作检测中继节点来说，其将会放弃此次检测或者结合协作检测非中继节点中继的检测信号或检测结果进行相应的处理。此过程将在协作检测中继节点进行频谱检测的时候进行详细描述。而当信号能量落在能量区间1时，则认为该频段没有被主用户占用，各节点上报结果0；当信号能量落在能量区间3时，则认为该频段被主用户占用，各节点上报结果1。

下面描述一下协作检测非中继节点和协作检测中继节点进行频谱检测的过程。

步骤27、协作检测非中继节点对收到的信号进行频谱检测，获得第一频谱检测结果。

如图3所示，所述协作检测非中继节点在对收到的信号进行频谱检测后，按照以上描述的软的硬判决机制，如果检测到信号能量Y落在能量区间1或能量区间3，则该协作检测非中继节点本身能够确定检测结果，即可获得第一频谱检测结果。

在确定其本身能够确定检测结果后，如何实现第一频谱检测结果的可靠上报是协作检测非中继节点的关键。

假定系统上报结果的误比特率为BER_min，其对应的链路的信噪比为Γ_min。终端通过基站广播的可用信道信息或其他系统广播消息，通过信道估计可以获得其与基站之间的链路状态，即信噪比Γ₀。同理，还可获得该终端与协作中继节点之间链路的状态，即信噪比Γ₁。

若Γ₀≥Γ_min，则表明该协作检测非中继节点可以直接向基站上报其检测结果。否则，需要判断进行中继上报是否能够带来更好的效果。若Γ₀＜Γ_R，(Γ₁，Γ₂分别表示协作检测非中继节点与协作检测中继节点、协作检测中继节点与基站之间链路的信噪比)，则表明进行中继上报能够提高结果上报的可靠性。那么，该协作检测非中继节点则会将其第一频谱检测结果中继给协作检测中继节点，由协作检测中继节点进行相应的处理。否则，该协作检测非中继节点将会放弃此次检测的结果。

如果所述协作检测非中继节点在对收到的信号进行频谱检测后，按照以上描述的软的硬判决机制，如果检测到信号能量Y落在能量区间2，则该协作检测非中继节点本身不能够确定检测结果。那么，在这种情况下，如果Γ₀≥Γ_d(Γ_d表示检测阈值)所述协作检测非中继节点将会将其检测信号中继到协作检测中继节点，由协作检测中继节点进行检测。

步骤28、协作检测中继节点对收到的信号进行频谱检测，获得第二频谱检测结果。

再如图3所示，所述协作检测中继节点在第二时隙对接收到的信号进行频谱检测，以获得第二频谱检测结果。在检测过程中，可采用等增益合并EGC方法，最大合并比MRC方法，选择性合并SC方法等。考虑到终端能耗的限制，在此实施例中以EGC方法为例进行描述。

协作检测中继节点收到的信号可以表示成下式：

$x\left(t\right)=h_{p}s\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i{h}_{\mathrm{pi}}s\left(t\right)+n\left(t\right)$

h_p，h_pi，h_i分别表示协作检测中继节点与主用户、第i个协作检测非中继节点与主用户、协作检测中继节点与第i个终端的信道增益。

所述协作检测中继节点对上述信号进行检测，得到的信号能量为：

同样，所述协作检测中继节点按照以上描述的软的硬判决机制，如果检测到信号能量Y落在能量区间1或能量区间3且认为其检测结果更可靠时，则该协作检测中继节点上报其第二频谱检测结果。如果检测到信号能量Y落在能量区间1或能量区间3且认为其检测结果不够可靠时，则所述协作检测中继节点会将第一频谱检测结果以及其第二频谱检测结果都通过公共信道向基站上报。或者，将第一频谱检测结果以及其第二频谱检测结果进行处理后，将处理后的第三频谱检测结果通过公共信道向基站上报。

如果检测到信号能量Y落在能量区间2，则表示该协作检测中继节点无法确定其检测结果，将会结合协作检测非中继节点的第一频谱检测结果进行上报。具体的上报方式，可采用“或”的原则，如下式：

$S=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i,$

其中，F_i表示各第一频谱检测结果，只要其中一个F_i为1，则S就为1。这说明，只要一个协作检测非中继节点检测到频段被主用户占用，则表示该频段不能在本扇区使用。

或者，协作检测中继节点无法确定其检测结果时，直接转发来自协作检测非中继节点的第一频谱检测结果到基站。

步骤29、基站对收到的来自于协作检测非中继节点和/或协作检测中继节点的频谱检测结果，进行融合处理。

在此步骤中，采用“K of N”规则，基站对收到的频谱检测结果进行合并，如下式：

其中，S_i表示协作检测非中继节点和协作检测中继节点上报的频谱检测结果。上式表明，如果在N个上报的频谱检测结果中，有其中任意K个检测结果为“1”，则表明N个检测节点中有K个检测节点检测到该频段被主用户占用。那么，基站将判断为在本小区内，该频段被主用户占用，不能使用；否则，该频段没有被主用户占用，可以使用。

步骤210、基站将检测到的频谱可用信息，在公共控制信道广播信道可用信息或者在其他系统广播消息中携带该频谱可用信息，以通知本小区内的用户本小区能够使用的频谱情况。

通过上述的步骤可以看出，在本发明实施例所述的方法中，在确定协作检测中继节点的同时，还进行了分簇处理和簇头节点的选择。因此，对于基站和协作检测中继节点广播的信道可用信息，簇头节点都能收到。因此，为进一步提高频谱利用率，可用频谱的使用也可在两级进行。

首先，基站将检测结果划分成两类，一类是小区范围内的可用频段，另一类是某个簇区内可用频段。并且，基于分簇广播可用信道信息，如下表1所示。

表1

其中，F3和F4是小区内可用频段，F1和F2表示只能在簇区1内使用的可用频段，F5和F6表示只能在簇区2内使用的可用频段，F9和F10表示只能在簇区3内使用的可用频段。基站在进行频谱分配时，在CR用户的第二跳链路上和直连链路上，优先使用小区内的可用频段。

各簇头节点根据协作检测中继节点的第二频谱检测结果以及基站的频谱可用信息，在簇内通信时，即在CR用户的第一跳链路上，优先使用本簇内的可用信道。但是，当使用某信道的终端如果检测到主用户出现，则立即停止对该频段的占用，并通过公共控制信道上报协作检测中继节点。

由本发明实施例二所述的方法可以看出，利用此实施例的技术方案，通过在协作检测非中继节点和协作检测中继节点的两级频谱检测，然后由基站根据两级频谱检测结果进行融合处理而获得最终的频谱检测结果，提高了蜂窝多跳网络中的频谱利用率，有效的提高了频谱检测的整体性能。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

此外，本发明实施例三还提供了一种基站，如图4所示，包括：

结果接收单元41，用于接收由各节点发送的中间频谱检测结果；

结果处理单元42，用于将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果；

其中，当协作检测非中继节点进行频谱检测并确定能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括：协作检测非中继节点的第一频谱检测结果和协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当所述协作检测非中继节点进行频谱检测并不能确定检测结果、而将其检测信号中继到所述协作检测中继节点时，所述中间频谱检测结果包括：所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当协作检测非中继节点进行频谱检测并能确定检测结果、而不能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括下述之一：

所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

所述协作检测中继节点上报的由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果；

所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果以及由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果。

其中，如图5所示，所述结果处理单元42可包括：

结果处理模块421，用于将所述各中间频谱检测结果进行合并处理；结果获取模块422，用于当所述中间频谱检测结果中有至少一个中间频谱检测结果表明频段被占用时，则所述最终频谱检测结果为频段被占用。

此外，为保证频谱检测准确性，如图5所示，所述基站还可包括：节点确定单元43，用于确定所述协作检测中继节点。其中，所述节点确定单元43确定协作检测中继节点的方式与本发明实施例二中描述的方式相同。

为进一步提高频谱检测可靠性，所述基站还可包括：信息发送单元44，用于根据所述最终频谱检测结果，向簇头节点广播信道可用信息，使得所述簇头节点在簇内通信时优先使用簇内的可用信道。

本发明实施例三所述的基站，通过在协作检测非中继节点和协作检测中继节点的两级频谱检测，然后由根据两级频谱检测结果进行融合处理而获得最终的频谱检测结果，提高了蜂窝多跳网络中的频谱利用率，有效的提高了频谱检测的整体性能。

如图6所示，本发明实施例四还提供了一种频谱检测系统，包括：至少一个协作检测非中继节点61，至少一个协作检测中继节点62，和基站63；其中，

所述协作检测非中继节点61，用于在第一时隙进行频谱检测，当能够获得第一频谱检测结果，且能够上报所述第一频谱检测结果时，将所述第一频谱检测结果发送给所述基站；当能够获得第一频谱检测结果，而不能上报所述第一频谱检测结果时，将所述第一频谱检测结果中继到所述协作检测中继节点；当不能获得第一频谱检测结果时，将其检测信号中继到所述协作检测中继节点；

所述协作检测中继节点62，用于在第二时隙进行频谱检测，获得第二频谱检测结果，并将所述第二频谱检测结果发送给所述基站；当所述协作检测非中继节点能够获得第一频谱检测结果，而不能上报所述第一频谱检测结果时，接收所述协作检测非中继节点中继的所述第一频谱检测结果，将所述第一频谱检测结果，或将所述第一频谱检测结果和第二频谱检测结果发送给所述基站；

所述基站63，用于根据收到的频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果。

此外，所述协作检测中继节点62，还用于当所述协作检测非中继节点进行频谱检测而不能上报检测结果、而将其第一频谱检测结果中继到所述协作检测中继节点时，将所述第一频谱检测结果进行处理后得到第三频谱检测结果。此时，所述基站63还用于根据所述第三频谱检测结果，获得最终频谱检测结果。

综上所述，本发明实施例所述的频谱检测方法、系统及基站，通过在协作检测非中继节点和协作检测中继节点的两级频谱检测，然后由基站根据两级频谱检测结果进行融合处理而获得最终的频谱检测结果，提高了蜂窝多跳网络中的频谱利用率，有效的提高了频谱检测的整体性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种频谱检测方法，其特征在于，包括：

接收由各节点发送的中间频谱检测结果，所述节点包括协作检测非中继节点和协作检测中继节点；

将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果；

其中，所述将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果包括：

将所述各中间频谱检测结果进行合并处理；当所述中间频谱检测结果中有至少一个中间频谱检测结果表明频段被占用时，则所述最终频谱检测结果为频段被占用；

当协作检测非中继节点进行频谱检测并确定能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括：协作检测非中继节点的第一频谱检测结果和协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当所述协作检测非中继节点进行频谱检测并不能确定检测结果、而将其检测信号中继到所述协作检测中继节点时，所述中间频谱检测结果包括：所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当协作检测非中继节点进行频谱检测并能确定检测结果、而不能直接上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括下述之一：

所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；所述协作检测中继节点上报的由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果；所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果以及由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间频谱检测结果还包括第三频谱检测结果，其中，所述第三频谱检测结果是当所述协作检测非中继节点进行频谱检测而不能上报检测结果、而将其第一频谱检测结果中继到所述协作检测中继节点时，由所述协作检测中继节点将所述第一频谱检测结果进行处理得到的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收中间频谱检测结果前，所述方法还包括：

确定协作检测中继节点。

4.根据权利要求3所述的方法，所述确定协作检测中继节点包括：

向所述各节点发送簇头选择消息，在所述簇头选择消息中携带簇头选择参数；

接收由符合所述簇头选择参数的簇头节点发送的簇头响应消息，在所述簇头响应消息中携带所述簇头节点的剩余能量和位置参数；

根据所述簇头响应消息，从所述簇头节点中确定协作检测中继节点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述协作检测中继节点发送簇头公告消息，所述簇头公告消息中携带检测参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：协作检测非中继节点进行频谱检测并判断是否能够确定检测结果，具体为：

所述协作检测非中继节点在第一检测时隙对接收到的信号进行频谱检测，得到第一频谱检测结果；

当所述第一频谱检测结果位于能量上报区间时，所述协作检测非中继节点能确定检测结果，否则所述协作检测非中继节点不能确定检测结果。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：协作检测非中继节点判断是否能够上报检测结果，具体为：

当所述协作检测非中继节点能确定检测结果时，若所述协作检测非中继节点与基站之间链路满足结果上报条件，确定所述协作检测非中继节点能够上报所述第一频谱检测结果；否则，确定所述协作检测非中继节点不能上报所述第一频谱检测结果。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：协作检测中继节点在第二时隙对接收到的信号进行频谱检测，获得所述第二频谱检测结果；

当所述第二频谱检测结果位于能量上报区间时，所述协作中继节点将所述第二频谱检测结果上报给基站；

当所述协作检测中继节点收到由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果，且所述第二频谱检测结果位于能量上报区间时，所述协作中继节点将下述之一上报给基站：

所述第二频谱检测结果；由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果；所述第二频谱检测结果以及由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果。

9.一种基站，其特征在于，包括：

结果接收单元，用于接收由各节点发送的中间频谱检测结果，所述节点包括协作检测非中继节点和协作检测中继节点；

结果处理单元，用于将所述中间频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果；

其中，所述结果处理单元包括：结果处理模块和结果获取模块；

所述结果处理模块，用于将所述各中间频谱检测结果进行合并处理；

所述结果获取模块，用于当所述中间频谱检测结果中有至少一个中间频谱检测结果表明频段被占用时，则所述最终频谱检测结果为频段被占用；

当协作检测非中继节点进行频谱检测并确定能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括：协作检测非中继节点的第一频谱检测结果和协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当所述协作检测非中继节点进行频谱检测并不能确定检测结果、而将其检测信号中继到所述协作检测中继节点时，所述中间频谱检测结果包括：所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

当协作检测非中继节点进行频谱检测并能确定检测结果、而不能上报检测结果时，所述中间频谱检测结果包括下述之一：

所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果；

所述协作检测中继节点上报的由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果；

所述协作检测中继节点的第二频谱检测结果以及由所述协作检测非中继节点中继的第一频谱检测结果。

10.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，还包括：

节点确定单元，用于确定所述协作检测中继节点。

11.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，还包括：

信息发送单元，用于根据所述最终频谱检测结果，向簇头节点广播信道可用信息。

12.一种频谱检测系统，其特征在于，包括：至少一个协作检测非中继节点，至少一个协作检测中继节点，和基站；其中，

所述协作检测非中继节点，用于在第一时隙进行频谱检测，当能够获得第一频谱检测结果，且能够上报所述第一频谱检测结果时，将所述第一频谱检测结果发送给所述基站；当能够获得第一频谱检测结果，而不能上报所述第一频谱检测结果时，将所述第一频谱检测结果中继到所述协作检测中继节点；当不能获得第一频谱检测结果时，将其检测信号中继到所述协作检测中继节点；

所述协作检测中继节点，用于在第二时隙进行频谱检测，获得第二频谱检测结果，并将所述第二频谱检测结果发送给所述基站；当所述协作检测非中继节点能够获得第一频谱检测结果，而不能上报所述第一频谱检测结果时，接收所述协作检测非中继节点中继的所述第一频谱检测结果，将所述第一频谱检测结果，或将所述第一频谱检测结果和第二频谱检测结果发送给所述基站；

所述基站，用于根据收到的频谱检测结果进行融合处理，获得最终频谱检测结果；

其中，所述基站具体用于将各中间频谱检测结果进行合并处理；当所述中间频谱检测结果中有至少一个中间频谱检测结果表明频段被占用时，则所述最终频谱检测结果为频段被占用。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述协作检测中继节点，还用于当所述协作检测非中继节点进行频谱检测而不能上报检测结果、而将其第一频谱检测结果中继到所述协作检测中继节点时，将所述第一频谱检测结果进行处理后得到第三频谱检测结果；

所述基站还用于根据所述第三频谱检测结果，获得最终频谱检测结果。