CN110798272A - 一种基于功率比较的多频带频谱感知方法 - Google Patents

一种基于功率比较的多频带频谱感知方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110798272A
CN110798272A CN201910924293.5A CN201910924293A CN110798272A CN 110798272 A CN110798272 A CN 110798272A CN 201910924293 A CN201910924293 A CN 201910924293A CN 110798272 A CN110798272 A CN 110798272A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
frequency bands
equal
spectrum sensing
wireless communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910924293.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110798272B (zh
Inventor
金明
刘轶铭
周彦果
杨新杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo University
China Electronics Technology Group Corp CETC
Electronic Science Research Institute of CTEC
Original Assignee
Ningbo University
China Electronics Technology Group Corp CETC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo University, China Electronics Technology Group Corp CETC filed Critical Ningbo University
Priority to CN201910924293.5A priority Critical patent/CN110798272B/zh
Publication of CN110798272A publication Critical patent/CN110798272A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110798272B publication Critical patent/CN110798272B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/318—Received signal strength
    • H04B17/327—Received signal code power [RSCP]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/382—Monitoring; Testing of propagation channels for resource allocation, admission control or handover

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于功率比较的多频带频谱感知方法，其计算每个频带的接收信号的功率；对所有频带的接收信号的功率从大到小进行排序；令一个变量在2到频带的总数量范围内取值，计算使得功率比较公式取得最大值时该变量的取值；判定排序后的所有功率中以该变量的取值为序号开始的所有功率对应的频带没有被其它无线通信业务占用，而其余功率对应的频带被其它无线通信业务占用；优点是其能够同时对所有频带实现频谱感知判决，且无需设置判决门限。

Description

一种基于功率比较的多频带频谱感知方法
技术领域
本发明涉及一种认知无线电系统中的频谱感知技术，尤其是涉及一种基于功率比较的多频带频谱感知方法。
背景技术
随着无线通信业务的快速增长，人们对频谱资源的需求量不断提高，频谱资源缺乏的现象变得越来越严重。一方面，无线通信业务的快速发展和各种系统、协议、网络的不断出现，使更多的设备需要使用无线电频谱；另一方面，频谱资源固定分配策略下的授权用户频谱使用排它性使得无法有效利用频谱资源。因此，频谱资源固定分配策略是造成频谱资源缺乏现象的主要原因之一。认知无线电技术能够有效提高频谱资源利用率，是实现频谱资源动态分配的主要方案之一。频谱感知是认知无线电技术中的重要组成部分，其可以有效防止采用认知无线电技术的无线通信业务对在同一频带中的其它无线通信业务产生干扰，频谱感知的性能直接关系到无线通信业务的质量。
在实际应用中，采用认知无线电技术的认知用户需要对多个频带进行频谱感知，以便多个认知用户能够接入空闲的频带，同时使部分认知用户通过频带切换实现长时间信息传输。现有的多频带频谱感知方案主要有两类。第一类是顺序频谱感知方案，即认知用户每次只能对一个频带实现频谱感知，这类方案的缺点是当频带数量较多时，完成多频带频谱感知消耗的时间较长。第二类是并行频谱感知方案，即同时在所有频带实现频谱感知，这类方案的缺点是需要根据噪声功率来设置判决门限，而噪声功率的不确定性使得难以有效设置判决门限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于功率比较的多频带频谱感知方法，其能够同时对所有频带实现频谱感知判决，且无需设置判决门限。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于功率比较的多频带频谱感知方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：在认知无线电系统中，设定频带的总数量为N个；然后计算每个频带的接收信号的功率，将第n个频带的接收信号的功率记为pn；其中，N和n均为正整数，N＞1，n的初始值为1，1≤n≤N；
步骤二：对N个频带的接收信号的功率从大到小进行排序，当不同频带的接收信号的功率相同时，这些功率的顺序任意排列，将排序后的N个频带的接收信号的功率构成的集合记为Ω，
Figure BDA0002218455970000021
其中，
Figure BDA0002218455970000022
对应表示Ω中的第1个功率、第2个功率、第j个功率、第N个功率，
Figure BDA0002218455970000023
j为正整数，j的初始值为1，1≤j≤N；
步骤三：令k表示正整数，k在2到N范围内取值的情况下计算使得功率比较公式取得最大值时k的值，将计算得到的k的值记为kmax；其中，2≤k≤N，kmax∈[2,N]；
步骤四：对所有频带同时进行频谱感知的判决，即判定Ω中的第1个功率
Figure BDA0002218455970000025
至第kmax-1个功率
Figure BDA0002218455970000031
各自对应的频带被其它无线通信业务占用，判定Ω中的第kmax个功率至第N个功率
Figure BDA0002218455970000033
各自对应的频带没有被其它无线通信业务占用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明方法首先对所有频带的接收信号的功率从大到小进行排序，然后通过功率比较公式找到排序后的接收信号的功率的一个序号，把该序号之前的接收信号的功率对应的频段判定为被其它无线通信业务占用，把其它频段判定为没有被其它无线通信业务占用；这样能够实现对所有频带同时进行频谱感知的判决，克服了顺序频谱感知方案完成多频带频谱感知消耗的时间较长的问题。
2)本发明方法在利用功率比较公式时，通过比较不同频段之间的接收信号的功率的值来实现频谱感知，无需设置判决门限，解决了并行频谱感知方案难以有效设置判决门限的问题。
附图说明
图1为本发明方法的总体实现框图；
图2为在频带的总数量为100个，且有30个频带被其它无线通信业务占用，这些被其它无线通信业务占用的频带的接收信号的信噪比都相等的条件下，本发明方法的检测概率与虚警概率随着信噪比变化的曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提出的一种基于功率比较的多频带频谱感知方法，其总体实现框图如图1所示，其包括以下步骤：
步骤一：在认知无线电系统中，设定频带的总数量为N个；然后采用现有技术计算每个频带的接收信号的功率，将第n个频带的接收信号的功率记为pn；其中，N和n均为正整数，N＞1，在本实施例中取N＝100，n的初始值为1，1≤n≤N。
步骤二：对N个频带的接收信号的功率从大到小进行排序，当不同频带的接收信号的功率相同时，这些功率的顺序任意排列，将排序后的N个频带的接收信号的功率构成的集合记为Ω，
Figure BDA0002218455970000041
其中，
Figure BDA0002218455970000042
对应表示Ω中的第1个功率、第2个功率、第j个功率、第N个功率，
Figure BDA0002218455970000043
j为正整数，j的初始值为1，1≤j≤N。
步骤三：令k表示正整数，k在2到N范围内取值的情况下计算使得功率比较公式取得最大值时k的值，将计算得到的k的值记为kmax；其中，2≤k≤N，kmax∈[2,N]。
步骤四：对所有频带同时进行频谱感知的判决，即判定Ω中的第1个功率
Figure BDA0002218455970000045
至第kmax-1个功率
Figure BDA0002218455970000046
各自对应的频带被其它无线通信业务占用，判定Ω中的第kmax个功率
Figure BDA0002218455970000047
至第N个功率
Figure BDA0002218455970000048
各自对应的频带没有被其它无线通信业务占用。
以下通过计算机仿真，进一步说明本发明方法的可行性。
假设频带的总数量为N＝100，每个频带的接收信号的功率通过采样100个样本来计算得到。设定100个频带中有30个频带被其它无线通信业务占用，这些被其它无线通信业务占用的频带的接收信号的信噪比都相等。图2给出了本发明方法的检测概率与虚警概率随着信噪比变化的曲线。从图2中可以看出，当信噪比不小于-3dB时，本发明方法的虚警概率接近0，同时检测概率大于0.9；当信噪比不小于0dB时，本发明方法的虚警概率接近0，同时检测概率接近1。

Claims (1)

1.一种基于功率比较的多频带频谱感知方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：在认知无线电系统中，设定频带的总数量为N个；然后计算每个频带的接收信号的功率，将第n个频带的接收信号的功率记为pn；其中，N和n均为正整数，N＞1，n的初始值为1，1≤n≤N；
步骤二：对N个频带的接收信号的功率从大到小进行排序，当不同频带的接收信号的功率相同时，这些功率的顺序任意排列，将排序后的N个频带的接收信号的功率构成的集合记为Ω，
Figure FDA0002218455960000011
其中，
Figure FDA0002218455960000012
对应表示Ω中的第1个功率、第2个功率、第j个功率、第N个功率，j为正整数，j的初始值为1，1≤j≤N；
步骤三：令k表示正整数，k在2到N范围内取值的情况下计算使得功率比较公式
Figure FDA0002218455960000014
取得最大值时k的值，将计算得到的k的值记为kmax；其中，2≤k≤N，kmax∈[2,N]；
步骤四：对所有频带同时进行频谱感知的判决，即判定Ω中的第1个功率
Figure FDA0002218455960000015
至第kmax-1个功率
Figure FDA0002218455960000016
各自对应的频带被其它无线通信业务占用，判定Ω中的第kmax个功率
Figure FDA0002218455960000017
至第N个功率
Figure FDA0002218455960000018
各自对应的频带没有被其它无线通信业务占用。
CN201910924293.5A 2019-09-27 2019-09-27 一种基于功率比较的多频带频谱感知方法 Active CN110798272B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910924293.5A CN110798272B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种基于功率比较的多频带频谱感知方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910924293.5A CN110798272B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种基于功率比较的多频带频谱感知方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110798272A true CN110798272A (zh) 2020-02-14
CN110798272B CN110798272B (zh) 2021-09-10

Family

ID=69439932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910924293.5A Active CN110798272B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种基于功率比较的多频带频谱感知方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110798272B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090312028A1 (en) * 2002-10-24 2009-12-17 Bbn Technologies Corp Spectrum-adaptive networking
US20120238267A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Nec Laboratories America, Inc. Multiple stage hybrid spectrum sensing methods and systems for cognitive radio
CN103138846A (zh) * 2011-11-22 2013-06-05 富士通株式会社 感知无线电的资源利用装置、方法及感知无线电系统
CN103517283A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 电信科学技术研究院 认知无线电系统中的频谱感知方法和设备
CN103532649A (zh) * 2013-10-22 2014-01-22 北京邮电大学 一种适用于空天信息网络的环境认知技术及设备
CN103888201A (zh) * 2014-03-03 2014-06-25 宁波大学 一种利用空间分集的协作频谱感知方法
CN104821852A (zh) * 2015-04-22 2015-08-05 宁波大学 一种基于多天线瞬时功率的频谱感知方法
CN104954089A (zh) * 2015-04-22 2015-09-30 宁波大学 一种基于多天线瞬时功率比较的频谱感知方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090312028A1 (en) * 2002-10-24 2009-12-17 Bbn Technologies Corp Spectrum-adaptive networking
US20120238267A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Nec Laboratories America, Inc. Multiple stage hybrid spectrum sensing methods and systems for cognitive radio
CN103138846A (zh) * 2011-11-22 2013-06-05 富士通株式会社 感知无线电的资源利用装置、方法及感知无线电系统
CN103517283A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 电信科学技术研究院 认知无线电系统中的频谱感知方法和设备
CN103532649A (zh) * 2013-10-22 2014-01-22 北京邮电大学 一种适用于空天信息网络的环境认知技术及设备
CN103888201A (zh) * 2014-03-03 2014-06-25 宁波大学 一种利用空间分集的协作频谱感知方法
CN104821852A (zh) * 2015-04-22 2015-08-05 宁波大学 一种基于多天线瞬时功率的频谱感知方法
CN104954089A (zh) * 2015-04-22 2015-09-30 宁波大学 一种基于多天线瞬时功率比较的频谱感知方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XU MENGDI 等: "Multichannel Selection for Cognitive Radio Networks With RF Energy Harvesting", 《IEEE WIRELESS COMMUNICATIONS LETTERS 》 *
乔晓瑜: "基于频谱感知的动态频谱管理研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
陈强 等: "一种针对噪声不确定性的顽健循环特征检测法", 《电信科学》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110798272B (zh) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110868723B (zh) 一种基于功率方差比较的多频带迭代频谱感知方法
CN110798270B (zh) 一种基于功率方差比较的多频带频谱感知方法
Srinivasa et al. Soft sensing and optimal power control for cognitive radio
CN109391972B (zh) 支持载波聚合的终端到终端通信的资源选择方法及装置
US7680475B2 (en) Dynamic ASBR scheduler
KR101139168B1 (ko) 무선 통신 네트워크에서 통신을 수행하는 시스템 및 방법
JP2010035170A (ja) スペクトル検知方法、エネルギー検出方法および装置
KR101129795B1 (ko) 지능형 무선 인지 기술에서의 효율적인 스펙트럼 감지 방법및 절차
CN109195214B (zh) 一种基于遗传算法的noma功率分配方法
CN101753232B (zh) 协作频谱检测方法和系统
CN108809452B (zh) 动态频谱接入系统中最佳感知信道选择方法
WO2012030301A1 (en) A method, apparatus and computer program product for identifying frequency bands, and a method, apparatus and computer program product for evaluating performance
CN104821852B (zh) 一种基于多天线瞬时功率的频谱感知方法
US8433009B2 (en) Method for determining as to whether a received signal includes a data signal
CN108322277A (zh) 一种基于协方差矩阵反特征值的频谱感知方法
KR101090576B1 (ko) 무선 인지 시스템에서 마코프 모델을 이용한 가중치 할당 협력 스펙트럼 센싱 방법
Li et al. Learning-aided sub-band selection algorithms for spectrum sensing in wide-band cognitive radios
Dhope et al. Performance analysis of covariance based detection in cognitive radio
JP2016522998A (ja) 無線ネットワークのチャネルにおける干渉を検出する方法
CN110798272B (zh) 一种基于功率比较的多频带频谱感知方法
CN105813089B (zh) 一种对抗噪声不确定性的匹配滤波频谱感知方法
Dhope et al. Analyzing the performance of spectrum sensing algorithms for IEEE 802.11 af standard in cognitive radio network
CN110855386B (zh) 一种基于功率比较的多频带迭代频谱感知方法
Kang et al. Performance analysis of FBMC-CR through optimization: tradeoff between various performance parameters in the cognitive radio environment
Abdullah et al. Energy consumption control in cooperative and non-cooperative cognitive radio using variable spectrum sensing sampling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant