CN109547134B - 基于多发射功率等级的协作频谱感知方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多发射功率等级的协作频谱感知方法和装置，涉及频谱感知技术领域，包括获取多个NGEO系统分别检测GEO系统是否占用目标频段的多个检测结果；确定检测结果中的第一检测结果和第二检测结果的数量，并根据第一检测结果和第二检测结果的数量判断NGEO系统是否可以占用目标频段进行通信工作，其中，第一检测结果为NGEO系统检测到的GEO信号发射功率等级，第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，目标频段是否存在干扰；解决了当GEO系统采用多个发射功率工作时，现有的硬判决准则无法直接用于对GEO系统进行频谱感知的技术问题，达到了提高频谱利用率的技术效果。

Description

基于多发射功率等级的协作频谱感知方法和装置

技术领域

本发明涉及频谱感知技术领域，尤其是涉及一种基于多发射功率等级的协作频谱感知方法和装置。

背景技术

由于卫星通信的快速发展，当前GEO卫星轨位资源越来越趋于饱和，而为了满足全球卫星系统的通信需求，越来越多用户采用NGEO卫星进行通信，然而，NGEO系统和GEO系统常常会采用同样的频谱进行工作，为了避免两个系统频谱之间的干扰，通常采用协作频谱感知技术，该技术可以通过多个NGEO用户共同检测GEO系统的使用授权频道情况，根据多个NGEO用户的检测结果判断GEO系统是否有使用频道，如果有，则多个NGEO用户不能使用与GEO系统相同的频道进行通信，如果没有，则多个NGEO用户可以使用GEO系统相同的频道进行通信。

具体的，采用硬合并融合的判决规则是“k out of n”，根据k的取值分为And准则，OR准则和Majority准则。在OR准则中，当认知用户中有一个判定授权用户存在，融合中心的判决结果即为授权用户存在。AND准则判定授权用户存在的原则是，所有认知用户都判决授权用户存在。Majority准则要求至少一半以上认知用户认为授权用户是存在的。假设有N个认知用户进行检测，u_i为认知用户i的本地判决，u是融合中心的最终判决，u_i,u∈{0,1}，其中“1”表示授权用户存在(H₁)，“0”表示授权用户不存在(H₀)。融合中心的判决依据为：

当k＝1时，为OR准则；当k＝N时，为AND准则；当k＝N/2时，为Majority准则。

同上可知，现有技术中的“k out of n”准则是基于“0,1”的二元判决，判决出的授权用户的发射功率等级是恒定的，因此，当卫星通信系统采用多个发射功率并且存在干扰用户时，现有的硬判决准则无法直接使用。例如，有7个NGEO系统参与协作频谱感知，假设融合中心得到的决策融合为不同发射功率等级，即{0,0,-1,1,2,3,4}，其中“0”表示感知NGEO系统可以使用该频段，“-1”表示GEO系统不存在但由于干扰太大导致感知NGEO系统此时不能使用该频段，“1,2,3”表示GEO系统存在以及使用的发射功率等级。由于，OR准则、AND准则和Majority准则仅仅能判断“0”和“1”，而检测结果中的“-1”“2”“3”“4”并不能判断，显然，这时采用现有的判决方式是不行的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多发射功率等级的协作频谱感知方法和装置，以达到提高频谱利用率的技术效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，包括：获取多个检测结果；所述检测结果为多个NGEO系统分别检测GEO系统是否占用目标频段的检测结果，所述目标频段为NGEO系统想要和GEO系统共用的频段；

所述检测结果，包括第一检测结果和第二检测结果；所述第一检测结果为NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段时，检测到的GEO信号发射功率等级的检测结果；所述第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段是否存在干扰的检测结果；

确定所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量；

根据所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量，判断所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量，判断所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作的具体步骤包括：

判断所述第一检测结果的数量是否大于或等于所述第二检测结果的数量；

如果是，则根据所述第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，确定GEO信号的感知发射功率等级，以使NGEO系统可以根据所述感知发射功率等级，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，确定GEO信号的感知发射功率等级的步骤，包括：

分别统计所述第一检测结果中的不同GEO信号发射功率等级的数量；

确定所述第一检测结果中的数量最多且唯一的GEO信号发射功率等级作为GEO信号的感知发射功率等级。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

在所述第一检测结果中数量最多的GEO信号发射功率等级不唯一时，则确定所述第一检测结果中数量最多且等级最小的GEO信号发射功率等级作为GEO信号的感知发射功率等级。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，在判断出所述第一检测结果的数量小于所述第二检测结果的数量时，所述方法还包括：

所述第二检测结果包括第一子结果和第二子结果；

所述第一子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段不存在干扰的检测结果；

所述第二子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段存在干扰的检测结果；

根据所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作的步骤，包括：

分别统计所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果的数量；

根据所述第一子结果和所述第二子结果的数量，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

判断所述第一子结果的数量是否大于或者等于所述第二子结果；

如果是，确定所述NGEO系统可以占用所述目标频段进行通信工作；

如果否，确定所述NGEO系统不可以占用所述目标频段进行通信工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，对于上行链路，所述方法还包括：

当判断出所述第一子结果的数量小于所述第二子结果时，获取NGEO系统的接收功率Pnr、接收噪声N、干扰信号的功率I；

根据算式

确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作，其中，C_th为所述NGEO系统的工作门限。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括：

根据所述第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，计算检测GEO系统是否占用目标频段的检测概率和虚警率，及GEO信号发射功率等级的识别概率和错误概率。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于多发射功率等级的协作频谱感知装置，包括：

获取模块，用于获取多个检测结果；所述检测结果为多个NGEO系统分别检测GEO系统是否占用目标频段的检测结果，所述目标频段为NGEO系统想要和GEO系统共用的频段；

所述检测结果，包括第一检测结果和第二检测结果；所述第一检测结果为NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段时，检测到的GEO信号发射功率等级的检测结果；所述第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段是否存在干扰的检测结果；

确定模块，用于确定所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量；

判断模块，用于根据所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量，判断所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

本发明实施例带来了以下有益效果：可以首先获取多个NGEO系统分别检测GEO系统是否占用目标频段的多个检测结果，确定检测结果中的第一检测结果和第二检测结果的数量，并根据第一检测结果和第二检测结果的数量判断NGEO系统是否可以占用目标频段进行通信工作，其中，第一检测结果为NGEO系统检测到的GEO信号发射功率等级，第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，目标频段是否存在干扰；解决了当GEO系统采用多个发射功率工作时，现有的硬判决准则无法直接用于对GEO系统进行频谱感知的技术问题，达到了提高频谱利用率的技术效果。

本发明实施例提供的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法可以适用于GEO系统具有多个发射功率等级的情况，可以提高频谱感知的准确度和频谱的利用率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法的一种上行链路的应用场景示意图；

图2为本发明实施例提供的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法的一种下行链路的应用场景示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于多发射功率等级的协作频谱感知方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于多发射功率等级的协作频谱感装置的组成示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

目前，由于卫星通信的快速发展，当前GEO卫星轨位资源越来越趋于饱和，而为了满足全球卫星系统的通信需求，越来越多用户采用NGEO卫星进行通信，然而，NGEO系统和GEO系统常常会采用同样的频谱进行工作，为了避免两个系统频谱之间的干扰，通常采用协作频谱感知技术，该技术可以通过多个NGEO用户共同检测GEO系统的使用授权频道情况，根据多个NGEO用户的检测结果判断GEO系统是否有使用频道，如果有，则多个NGEO用户不能使用与GEO系统相同的频道进行通信，如果没有，则多个NGEO用户可以使用GEO系统相同的频道进行通信。

具体的，采用硬合并融合的判决规则是“k out of n”，根据k的取值分为And准则，OR准则和Majority准则。在OR准则中，当认知用户中有一个判定授权用户存在，融合中心的判决结果即为授权用户存在。AND准则判定授权用户存在的原则是，所有认知用户都判决授权用户存在。Majority准则要求至少一半以上认知用户认为授权用户是存在的。假设有N个认知用户进行检测，u_i为认知用户i的本地判决，u是融合中心的最终判决，u_i,u∈{0,1}，其中“1”表示授权用户存在(H₁)，“0”表示授权用户不存在(H₀)。融合中心的判决依据为：

当k＝1时，为OR准则；当k＝N时，为AND准则；当k＝N/2时，为Majority准则。

同上可知，现有技术中的“k out of n”准则是基于“0,1”的二元判决，判决出的授权用户的发射功率等级是恒定的，因此，当卫星通信系统采用多个发射功率并且存在干扰用户时，现有的硬判决准则无法直接使用。例如，有7个NGEO系统参与协作频谱感知，假设融合中心得到的决策融合为不同发射功率等级，即{0,0,-1,1,2,3,4}，其中“0”表示感知NGEO系统可以使用该频段，“-1”表示GEO系统不存在但由于干扰太大导致感知NGEO系统此时不能使用该频段，“1,2,3”表示GEO系统存在以及使用的发射功率等级。由于，OR准则、AND准则和Majority准则仅仅能判断“0”和“1”，而检测结果中的“-1”“2”“3”“4”并不能判断，显然，这时采用现有的判决方式是不行的，基于此，本发明实施例提供的一种基于多发射功率等级的协作频谱感知方法、装置和设备，可以适用于GEO系统具有多个发射功率等级的情况下，可以提高频谱感知的准确度和频谱的利用率。

为了便于理解，首先对基于多发射功率等级的协作频谱感知方法的应用场景进行介绍，图1为本发明实施例提供的一种下行链路的应用场景示意图。参照图1，在下行链路应用场景中，感知NGEO地球站可以指用来检测GEO系统是否占用目标频段的NGEO地球站，参与协作频谱感知的感知NGEO地球站可以为多个，每一个感知NGEO地球站均可以检测GEO系统是否占用目标频段，同时，也可能会受到其他NGEO卫星的干扰，参照图1，对感知NGEO地球站造成干扰的NGEO卫星可以称为干扰NGEO卫星。在本发明实施例中，假设参与协作频谱感知的NGEO地球站接收天线类型相同，并且均位于同一个区域内，此区域满足以下条件：位于该区域内的感知NGEO地球站均可检测到GEO系统是否占用目标频段；由于NGEO卫星距离地面比较远，感知NGEO地球站均受同一颗NGEO卫星的干扰，即干扰源相同，并且近似认为在该区域内的感知NGEO地球站到干扰NGEO卫星的路径损耗相同，以及到GEO卫星的路径损耗也相同。

图2为本发明实施例提供的一种上行链路的应用场景示意图，参照图2，在上行链路应用场景中，用来参与协作频谱感知的NGEO卫星可以称为感知NGEO卫星，感知NGEO卫星需要检测GEO系统是否占用目标频段，同时可能会受到其他NGEO地球站的干扰，这里，参照图2，可以将干扰GEO地球站的NGEO地球站称为干扰NGEO地球站，示例性的，干扰NGEO地球站的个数可以为多个。

下面对本发明实施例所公开的一种基于多发射功率的协作频谱感知方法进行详细介绍，如图3所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S1，获取多个检测结果；所述检测结果为多个NGEO系统检测GEO系统是否占用目标频段的检测结果，所述目标频段为NGEO系统想要和GEO系统共用的频段；

在本发明实施例中，GEO系统可以包括GEO卫星和GEO地球站；NGEO系统可以包括NGEO卫星和NGEO地球站；目标频段可以指用户想要和GEO系统共用的频段，这里，由于目前对卫星通信频谱资源的使用是按照国际电联的静态划分，按照划分，NGEO系统和GEO系统共用卫星通信频谱。同时，按照《无线电规则》规定，GEO系统地位优先，NGEO系统地位其次，因此，NGEO系统在需要使用卫星通信频谱中的某一目标频段进行通信工作时，必须检测该目标频段是否被GEO系统占有，以保证GEO系统不被干扰。

本发明实施例中所公开的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，可以应用于上行链路的融合中心或下行链路的融合中心，这里，融合中心可以用来执行基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，进行GEO信号频谱感知，示例性的，在下行链路中，融合中心可以指专门设置的NGEO地球站，或者是独立的服务器，或者参与协作频谱感知的其中任何一个感知NGEO地球站；同样的，在上行链路中，融合中心也可以指专门指定的某一个NGEO卫星，或者是独立的服务器，或者参与协作频谱感知的其中任何一个感知NGEO卫星。

具体的，当融合中心为专门设置的NGEO地球站，或者专门设置的NGEO卫星，或者独立的服务器时，参与协作频谱感知的多个感知NGEO地球站或者多个感知NGEO卫星可以将检测到的GEO系统是否占用目标频段的检测结果发送给融合中心；当融合中心为参与协作频谱感知的其中任何一个感知NGEO地球站，或者为参与协作频谱感知的其中任何一个感知NGEO卫星时，融合中心可以获取自身检测到的GEO系统是否占用目标频段的检测结果，并可以接收参与协作频谱感知的多个感知NGEO地球站或者多个感知NGEO卫星发送的检测到的GEO系统是否占用目标频段的检测结果。

在本发明实施例中，检测结果包括第一检测结果和第二检测结果；第一检测结果为NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段时，检测到的GEO信号发射功率等级的检测结果；第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段是否存在干扰的检测结果；

示例性的，第一检测结果也可以为NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段时，检测到的GEO信号发射功率的检测结果，融合中心也可以按用户预先设定的发射功率等级划分准则，将获取到的多个发射功率划分为不同的发射功率等级，这里不做具体限制。

在本发明实施例中，不同的NGEO卫星或NGEO地球站距离GEO系统的远近可能有所不同，所以，不同的NGEO卫星或者不同的NGEO地球站检测到的GEO信号的发射功率等级可能会有所不同。因此，融合中心获取到的多个发射功率等级可能会有所不同，示例性的，某一GEO系统的正在以发射功率等级5进行通信工作，一部分NGEO系统检测到检测结果可能为4，另一部分NGEO系统检测到的检测结果为5，而又一部分检测到的检测结果可能为6，虽然GEO系统的发射功率等级是恒定的，可是NGEO系统的检测结果却是不唯一的，这里也就相当于假设GEO系统具有多个发射功率等级。

示例性的，对于下行链路的应用场景，假设参与协作频谱感知的NGEO地球站个数为K个，各个感知NGEO地球站分别检测GEO系统是否占用目标频段，假设GEO系统有N个不同的发射功率等级，各感知NGEO地球站的本地检测结果为H_i，则H_i∈{-1,0,1,2,…,N}，这里，“1,2,…,N”为检测结果中的第一检测结果，分别对应GEO系统的N个发射功率P_gi,i∈{1,2,…,N}，“-1”和“0”为检测结果中的第二检测结果，其中，“-1”表示GEO系统未占用目标频段，但目标频段存在干扰，“0”GEO系统未占用目标频段，且目标频段不存在干扰，K个NGEO感知站将各自检测到GEO系统是否占用目标频段的检测结果发送给融合中心，这里，用H_ik表示第k个感知NGEO地球站的本地检测结果为H_i∈{-1,0,1,2,…,N}，将融合中心获取到的各感知NGEO地球站检测到的GEO系统是否占用目标频段的检测结果用向量u来表示，则u＝[H_i1,H_i2,…H_ik]。

同样的，对于上行链路，假设参与协作频谱感知的NGEO卫星个数为K，GEO地球站有N个不同的发射功率等级，H_ik表示第k个感知NGEO卫星的本地GEO系统是否占用目标频段的检测结果为H_i，则H_i∈{-1,0,1,2,…,N}，这里，“1,2,...,N”为检测结果中的第一检测结果，分别对应GEO系统的N个发射功率P_gi,i∈{1,2,…,N}，“-1”和“0”为检测结果中的第二检测结果，其中，“-1”表示GEO系统未占用目标频段，但目标频段存在干扰，“0”GEO系统未占用目标频段，且目标频段不存在干扰，在上行链路中，K个感知NGEO卫星将各自的检测结果H_ik发送给融合中心，

如上述示例所描述的，融合中心也可以把H_-1和H₀统一视为H₀，表示GEO系统未占用目标频段。将融合中心获取到的各感知NGEO地球站检测到的GEO信号的发射功率等级用向量u来表示，则u＝[H_i1,H_i2,…H_ik]。

在实际应用中，用户在进行协作频谱感知之前，往往会根据NGEO系统的位置划定进行协作频谱感知的检测区域，下面介绍如何在一定的检测区域内确定参与协作频谱感知的NGEO地球站或NGEO卫星，示例性的，在上行链路中，可以利用同一星座不同的感知NGEO卫星参与协作频谱感知。对于低轨卫星系统，卫星分布比较密集，比如铱星系统或者将要发射的Space卫星系统，两者均属于大规模低轨卫星星座，各个感知NGEO卫星之间的间隔比较近，卫星相位差较小，因此可以利用位于检测区域的感知NGEO卫星进行协作频谱感知，在本发明实施例中，检测区域可以指用户想要检测GEO系统是否占用目标频段的区域；而对于中轨卫星系统，感知NGEO卫星数目有限，卫星相位差比较大，各个感知NGEO卫星之间的间隔比较远，多个感知NGEO卫星同时位于检测区域的可能性较小，那么，在这种场景下，可以根据GEO地球站持续发射GEO信号的周期来确定参与协作频谱感知的NGEO卫星。

步骤S2，确定第一检测结果和第二检测结果的数量；

步骤S3，根据第一检测结果和第二检测结果的数量，判断NGEO系统是否可以占用目标频段进行通信工作。

具体的可以包括以下步骤：

步骤S21，判断第一检测结果的数量是否大于或等于第二检测结果的数量；

步骤S22，如果是，则根据第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，确定GEO信号的感知发射功率等级，以使NGEO系统可以根据感知发射功率等级，确定NGEO系统是否可以占用目标频段进行通信工作。

这里，如上述示例所描述的，假如感知NGEO系统检测到的GEO系统是否占用目标频段的检测结果为H_i，这里H_i∈{-1,0,1,2,…,N}其中，“1，2，……，N”为第一检测结果，表示NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段，GEO信号的发射功率等级为“1，2，……，N”；“-1”和“0”为第二检测结果，表示NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段。这里，可以用d_i表示感知NGEO卫星本地检测结果H_i的个数，则满足下面的公式(1)：

示例性的，如上述示例所述，假如GEO系统具有3个发射功率等级，有9个感知NGEO卫星参与协作频谱感知，检测到的GEO系统是否占用目标频段的检测结果分别为{1，-1，-1，0，2，2，2，3，3}，则如上述示例中，融合中心得到的GEO系统是否占用目标频段的多个检测结果，可以用向量u来表示，则u_-1＝[H_-11,H_-12]，u₀＝[H₀₁]，u₁＝[H₁₁]，u₂＝[H₂₁,H₂₂,H₂₃]，u₃＝[H₃₁,H₃₂]，则d_-1＝2，d₀＝1，d₁＝1，d₂＝3，d₃＝2，d_-1+d₀+d₁+d₂+d₃＝9，其中，“1，2，3”为第一检测结果，d₁+d₂+d₃＝1+3+2＝6；则第一检测结果的数量为6，“-1，0”为第二检测结果，d_-1+d₀＝3，则第二检测结果的数量为3，d_-1+d₀<d₁+d₂+d₃，即第一检测结果“1，2，3”的个数大于第二检测结果“-1，0”的个数，则可以确定GEO信号的感知发射功率等级，以使NGEO系统可以根据感知发射功率等级，判断NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

在实际应用中，如果GEO系统正在占用目标频段，但是GEO系统发射GEO信号的发射功率等级比较大，GEO系统的抗干扰性也就越强，因此，NGEO系统可以在确定GEO系统的感知发射功率等级之后，在不影响GEO系统工作的前提下，可采用低于感知发射功率等级的发射功率等级进行通信工作，有利于提高频谱使用率。

下面介绍，确定GEO信号的感知发射功率等级的具体步骤，可以包括：

分别统计第一检测结果中的不同GEO信号发射功率等级的数量；

确定所述第一检测结果中的数量最多且唯一的GEO信号发射功率等级作为GEO信号的感知发射功率等级。

这里，如上述示例所描述的，第一检测结果包括“1，2，2,，2，3，3”，则第一等级中的不同发射功率等级的数量分别为d₁＝1,，d₂＝3，d₃＝2。据统计，第一检测结果中，GEO信号发射功率等级2的数量最多，并且只有发射功率等级为2的数量最多，那么就可以将发射功率等级2作为GEO信号的感知发射功率等级。

进一步的，当第一检测结果中数量最多的GEO信号发射功率等级不唯一时，所述方法还可以包括以下步骤：

确定所述第一检测结果中数量最多且等级最小的GEO信号发射功率等级作为GEO信号的感知发射功率等级。

这里，如上述示例所描述的，如果发射功率等级2的个数d₂和发射功率等级3的个数d₃最多且相同，即d₂＝d₃>d₁，则选择最小的发射功率等级为GEO信号的感知发射功率等级，因此，这里GEO信号的感知发射功率等级为2。通过本发明实施例可以最大限度的保护GEO系统不被干扰。

下面介绍，在判断出第一检测结果的数量小于第二检测结果的数量时，所述方法还可以包括：

第二检测结果可以包括第一子结果和第二子结果；

其中，第一子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段不存在干扰的检测结果；

第二子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段存在干扰的检测结果；

根据第二检测结果中的第一子结果和第二子结果，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

具体的，根据第二检测结果中的第一子结果和第二子结果，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作的步骤可以包括：

分别统计所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果的数量；

根据所述第一子结果和所述第二子结果的数量，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作。

进一步的，具体可以包括：判断第一子结果的数量是否大于或者等于第二子结果；

如果是，确定NGEO系统可以占用所述目标频段进行通信工作。

在本发明实施例中，第二检测结果可以包括第一子结果和第二子结果，比如，如上述示例所描述的，第二检测结果包括“0，-1”其中，“0”可以为第一子结果，表示NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段可用的检测结果；示例性的，“0”可以表示目标频段没有受到干扰或噪声的影响，可以使用该目标频段进行通信工作；“-1”可以为第二子结果，表示目标频段受到干扰或噪声的影响，不可以使用该目标频段进行通信工作。

这里，如上述示例所描述的，第一子结果“0”的数量d₀＝1,，第二子结果“1”的数量d_-1＝2；d_-1>d₀，第一子结果的数量小于第二子结果的数量，则确定NGEO系统不能占用目标频段进行通信工作。

由于在上行链路中，每个感知NGEO卫星相对于GEO地球站的位置一直在发生变化，造成感知NGEO卫星相对受到的干扰也可能一直在变化，因此，各感知NGEO卫星需要各自判断是否能利用与所述GEO系统同样频段的频谱进行通信工作。因此，下面介绍，在判断出第一检测结果的数量小于第二检测结果的数量时，对于上行链路，所述方法可以包括以下步骤：

步骤S201，当判断出第一子结果的数量小于第二子结果时，获取NGEO系统的接收功率P_nr、接收噪声N、干扰信号的功率I；

步骤S202，根据算式

确定NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作，其中，C_th为所述NGEO系统的工作门限。

在本发明实施例中，若

的值大于或者等于所述NGEO系统的工作门限C_th，则确定NGEO系统不可以占用目标频段进行通信工作，若的

值小于所述NGEO系统的工作门限C_th，则确定NGEO系统可以占用目标频段进行通信工作。

在本发明的又一实施例中，基于多发射功率等级的协作频谱感知方法还可以包括：

根据第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，计算检测GEO系统是否占用目标频段的检测概率和虚警率，及GEO信号发射功率等级的识别概率和错误概率。

示例性的，下行链路场景中，如上述实施例的示例，假设各感知NGEO地球站的检测结果为H_jk，因此任意一个u＝[H_i1,H_i2,…H_ik]的概率可以表达为式(2)：

每个向量u对应一个个数d，相反，相同的d可能对应若干个u，即可能若干个u的个数均为d，u到d的映射记为M(u)＝d。那么，d的概率可以表示为式(3)：

如果这K个感知NGEO地球站的检测性能一样，即有相同的Pr(H_j|H_i)。结合式(2)和式(3)s，Pr(d|H_i)可推导为式(4)：

融合中心根据上述的合并准则，确定感知发射功率等级为H_j。定义Pr_fn(H_j|H_i)为感知发射功率等级确定概率，可以表示为式(5)：

其中，定义S_j为：

这里，d_Ngeo|Noise为检测到的NGEO系统不能占用目标频段的检测结果的个数，如上述示例中，d_Ngeo|Noise包括d_-1和d₀。

通过式(5)，可以得到基于多发射功率等级的协作频谱感知方法检测GEO系统是否占用目标频段的检测概率和虚警概率为：

定义基于多发射功率等级的协作频谱感知方法检测GEO信号发射功率等级的识别概率和错误概率为：

其中，H_geo为检测到GEO系统正在占用目标频段时，GEO信号的发射功率等级，即本发明实施例中的第一检测结果，如上述示例中，H_geo包括H₁，H₂，……，H_N。

同样的，在上行链路场景中，如上述实施例的示例，分析方法与下行链路场景类似，但由于每颗感知NGEO卫星的检测性能可能不同，无法得出检测概率的具体解析式，此处仅分析变化范围。具体分析步骤可以如下：

假设每个感知NGEO卫星检测GEO系统是否占用目标频段的检测结果为H_jk，因此任意一个u＝[H_i1,H_i2,…H_ik]的概率可以表达为：

每个向量u对应一个d，相反，同一个d可能对应若干个u，u到d的映射记为M(u)＝d。那么，d的概率可以表示为：

对于上行链路而言，K个感知NGEO卫星的检测性能Pr(H_j|H_i)可能不同，即Pr(H_jk|H_i)≠Pr(H_j(k+1)|H_i)，因此无法推导出Pr(d|H_i)的具体解析式，此处仅分析Pr(d|H_i)的变化范围。假设Pr_lower(H_j|H_i)≤Pr(H_j|H_i)≤Pr_upper(H_j|H_i)，Pr_lower(H_j|H_i)和Pr_upper(H_j|H_i)分别为K个感知NGEO卫星中性能最好的值和性能最差的值。在上行链路中，检测性能最优的感知用户可以指感知NGEO卫星到GEO地球站的路径损耗h_ne与到NGEO地球站的路径损耗h_ne相差最大的那个。分别假设K个感知NGEO卫星同时对应检测性能Pr_lower(H_j|H_i)和Pr_upper(H_j|H_i)，可得：

通过上式可以得到Pr(d|H_i)的变化范围。定义Pr_fu(H_j|H_i)为上行链路的各感知NGEO卫星的检测概率，可以表示为：

其中，V_j定义为：

这里，d_GEO为检测到GEO系统正在占用目标频段的第一检测结果的个数，如上述示例中，d_GEO包括d₁，d₂，……，d_N。

那么，定义Pr_fu(H_j|H_i)为上行链路中感知发射功率等级确定概率，可以表示为式(17)：

那么，将式子(17)代入式子(18)中，可以得到基于多发射功率等级的协作频谱感知方法检测GEO系统是否占用目标频段的检测概率P_d为：

同时定义协作频谱感知算法检测GEO信号感知发射功率的识别概率和错误概率为：

其中，H_geo表示检测到GEO系统正在占用目标频段，如上述示例中，H_geo包括H₁，H₂，……，H_N。

在本发明的又一实施例中，如图4所示，还提供一种基于多发射功率等级的协作频谱感知装置，可以包括：

获取模块100，用于获取多个检测结果；检测结果为多个NGEO系统检测GEO系统是否占用目标频段的检测结果，目标频段为NGEO系统想要和GEO系统共用的频段；

检测结果，包括第一检测结果和第二检测结果；第一检测结果为NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段时，检测到的GEO信号发射功率等级的检测结果；第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段是否存在干扰的检测结果；

确定模块101，用于确定第一检测结果和第二检测结果的数量；

判断模块102，用于根据第一检测结果和第二检测结果的数量，判断NGEO系统是否可以占用目标频段进行通信工作。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例还可以提供一种基于多发射功率等级的协作频谱感知设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述实施例的方法的步骤。

本发明实施例提供的基于多发射功率等级的协作频谱感知设备，与上述实施例提供的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例还可以提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，程序代码使处理器执行上述实施例的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

图1中感知NGEO卫星和感知NGEO地球站的数量，融合中心和感知NGEO系统的详细结构以及二者之间的位置、相对关系都不作限定，本领域技术人员可以根据设计或现场需要自由布局各部分位置以及相对关系。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例所提供的基于多发射功率等级的协作频谱感知设方法、装置和设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，其特征在于，包括：

获取多个检测结果；所述检测结果为多个NGEO系统分别检测GEO系统是否占用目标频段的检测结果，所述目标频段为NGEO系统想要和GEO系统共用的频段；

所述检测结果，包括第一检测结果和第二检测结果；所述第一检测结果为NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段时，检测到的GEO信号发射功率等级的检测结果；所述第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段是否存在干扰的检测结果；

确定所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量；

根据所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量，判断所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

其中，所述根据所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量，判断所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作的具体步骤包括：

判断所述第一检测结果的数量是否大于或等于所述第二检测结果的数量；所述第二检测结果包括第一子结果和第二子结果；所述第一子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段不存在干扰的检测结果；所述第二子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段存在干扰的检测结果；

如果是，则根据所述第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，确定GEO信号的感知发射功率等级，以使NGEO系统可以根据所述感知发射功率等级，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

如果否，则根据所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

其中，所述根据所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作的步骤，包括：

分别统计所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果的数量；

根据所述第一子结果和所述第二子结果的数量，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

所述方法还包括：

判断所述第一子结果的数量是否大于或者等于所述第二子结果；

如果是，确定所述NGEO系统可以占用所述目标频段进行通信工作；

对于上行链路，所述方法还包括：

当判断出所述第一子结果的数量小于所述第二子结果时，获取NGEO系统的接收功率Pnr、接收噪声N、干扰信号的功率I；

根据算式

确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作，其中，C_th为所述NGEO系统的工作门限。

2.根据权利要求1所述的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，其特征在于，所述根据所述第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，确定GEO信号的感知发射功率等级的步骤，包括：

分别统计所述第一检测结果中的不同GEO信号发射功率等级的数量；

确定所述第一检测结果中的数量最多且唯一的GEO信号发射功率等级作为GEO信号的感知发射功率等级。

3.根据权利要求2所述的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一检测结果中数量最多的GEO信号发射功率等级不唯一时，则确定所述第一检测结果中数量最多且等级最小的GEO信号发射功率等级作为GEO信号的感知发射功率等级。

4.根据权利要求1所述的基于多发射功率等级的协作频谱感知方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，计算检测GEO系统是否占用目标频段的检测概率和虚警率，及GEO信号发射功率等级的识别概率和错误概率。

5.一种基于多发射功率等级的协作频谱感知装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取多个检测结果；所述检测结果为多个NGEO系统分别检测GEO系统是否占用目标频段的检测结果，所述目标频段为NGEO系统想要和GEO系统共用的频段；

所述检测结果，包括第一检测结果和第二检测结果；所述第一检测结果为NGEO系统检测到GEO系统正在占用目标频段时，检测到的GEO信号发射功率等级的检测结果；所述第二检测结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段是否存在干扰的检测结果；

确定模块，用于确定所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量；

判断模块，用于根据所述第一检测结果和所述第二检测结果的数量，判断所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

所述装置还用于：

判断所述第一检测结果的数量是否大于或等于所述第二检测结果的数量；所述第二检测结果包括第一子结果和第二子结果；所述第一子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段不存在干扰的检测结果；所述第二子结果为NGEO系统检测到GEO系统未占用目标频段时，检测到的目标频段存在干扰的检测结果；

如果是，则根据所述第一检测结果中检测到的不同的GEO信号发射功率等级，确定GEO信号的感知发射功率等级，以使NGEO系统可以根据所述感知发射功率等级，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

如果否，则根据所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

所述装置还用于：

分别统计所述第二检测结果中的所述第一子结果和所述第二子结果的数量；

根据所述第一子结果和所述第二子结果的数量，确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作；

判断所述第一子结果的数量是否大于或者等于所述第二子结果；

如果是，确定所述NGEO系统可以占用所述目标频段进行通信工作；

对于上行链路，所述装置还用于：

当判断出所述第一子结果的数量小于所述第二子结果时，获取NGEO系统的接收功率Pnr、接收噪声N、干扰信号的功率I；

根据算式

确定所述NGEO系统是否可以占用所述目标频段进行通信工作，其中，C_th为所述NGEO系统的工作门限。

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