專利名稱：一種基于快速變極化的頻譜感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，特別涉及認(rèn)知無線電的頻譜感知方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對無線頻譜資源的需求越來越大。然而，無線頻譜 是稀缺、有限的資源。如何充分利用頻譜資源，提高頻譜利用率，成為了一個(gè)亟待解決的問 題。認(rèn)知無線電(CR，Cognitive radio)技術(shù)為解決這個(gè)問題提供了一種可行的方案。在 CR系統(tǒng)中，具有認(rèn)知功能的用戶(CR用戶)需要對授權(quán)用戶頻譜進(jìn)行感知，在不影響授權(quán)用 戶正常通信的前提下利用頻譜空穴，所述頻譜空穴為已分配給授權(quán)用戶但未被其使用的空 閑頻譜。傳統(tǒng)頻譜感知方法有本地的相干檢測、能量檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測和熵檢測，引 入?yún)f(xié)作分集機(jī)制、序貫檢驗(yàn)方法等的合作頻譜感知算法，以及利用授權(quán)信號統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行 的跨層頻譜感知算法等，這些頻譜感知方法都是基于對接收的信號進(jìn)行分析。現(xiàn)有授權(quán)用 戶都采用固定的極化方式發(fā)射信號，然而由于無線信道的影響，授權(quán)用戶信號到達(dá)CR用戶 接收端的極化方式是時(shí)變的，而現(xiàn)有的CR用戶接收端都是采用固定極化的接收方式，使得 對授權(quán)用戶信號的接收造成很大的損耗，嚴(yán)重影響了上述頻譜感知方法對授權(quán)用戶信號的 分析性能，因此固定極化的接收方式已成為傳統(tǒng)頻譜感知方法性能提升的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決固定極化的接收方式對傳統(tǒng)頻譜感知方法的損害，本發(fā)明實(shí)例提供了一 種基于快速變極化的頻譜感知方法，應(yīng)用于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)，所述技術(shù)方案如下一種基于快速變極化的譜感知方法，包括CR用戶接收端快速識別到達(dá)信號中可能包含的授權(quán)用戶信號極化方式；CR用戶接收端快速采用與識別的極化方式相匹配的極化方式接收信號；CR用戶接收端對接收到的信號進(jìn)行分析；CR用戶接收端做出判決。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是通過基于快速變極化的頻譜感知方法可快速的實(shí)現(xiàn)對授權(quán)用戶信號低損耗的接 收，顯著提高頻譜感知的性能。


圖1 本發(fā)明實(shí)施例的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；圖2 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于快速變極化的頻譜感知方法流程圖；圖3 本發(fā)明實(shí)施例提供的CR用戶接收端基于快速變極化接收授權(quán)用戶信號流程 圖；圖4 本發(fā)明實(shí)施例提供的CR用戶接收端快速識別授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式流
4程具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方 式作一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示，一對CR用戶，包括CR用戶發(fā)射 端和CR用戶接收端和一對授權(quán)用戶，包括授權(quán)用戶發(fā)射端和授權(quán)用戶接收端，每個(gè)授權(quán)用 戶發(fā)射端采用固定的極化方式發(fā)射信號；授權(quán)用戶使用已分配的授權(quán)頻譜資源，該授權(quán)頻 譜資源為可用信道，而CR用戶在授權(quán)用戶不工作的時(shí)候利用該段已經(jīng)授權(quán)的頻譜資源，但 是授權(quán)用戶隨時(shí)可能開始工作，CR用戶需要通過頻譜感知快速準(zhǔn)確地檢測出該段頻譜資源 上隨時(shí)出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號并及時(shí)退出該信道，在進(jìn)行頻譜感知時(shí)，該頻段上的所有CR用 戶停止傳輸數(shù)據(jù)。實(shí)施例一參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于快速變極化的頻譜感知方法，包括到達(dá)信號100 由于無線信道的影響，到達(dá)CR用戶接收端信號中可能出現(xiàn)的授權(quán) 用戶信號極化方式是時(shí)變的；假設(shè)CR用戶接收的到達(dá)信號為
權(quán)利要求
一種基于快速變極化的譜感知方法，應(yīng)用與認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括CR用戶接收端快速的采用與可能出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式相匹配的極化方式接收信號；將接收到的信號分為兩路，第一路信號用于識別可能出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號的到達(dá)極化方式；第二路信用于頻譜感知；對第一路信號進(jìn)行處理，采用基于K臂賭博機(jī)的方法快速識別信號中可能出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式；對接收到的第二路信號進(jìn)行頻譜感知，以驗(yàn)證授權(quán)用戶信號是否存在；根據(jù)頻譜感知的結(jié)果對授權(quán)用戶是否出現(xiàn)做出判決；若判斷授權(quán)用戶信號沒有出現(xiàn)，則CR用戶繼續(xù)使用該段頻譜空穴，在該段頻譜空穴上傳輸信息并進(jìn)行頻譜感知；若判斷授權(quán)用戶信號出現(xiàn)，則CR用戶立刻退出該頻譜空穴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述CR用戶接收端快速的采用與可能出 現(xiàn)的授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式相匹配的極化方式接收信號，包括由于無線信道的影響，到達(dá)信號中可能出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號的極化方式是時(shí)變的； CR用戶接收端快速的采用與可能出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式相匹配的極化方 式接收信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述CR用戶接收裝置快速的采用與可能 出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式相匹配的極化方式接收信號，包括CR用戶接收裝置通過一對相互正交的雙極化天線接收信號；對相互正交的雙極化天線接收到的兩路信號分別進(jìn)行幅度和相位的加權(quán)處理，使接收 極化方式與識別到的授權(quán)信號到達(dá)極化方式相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述CR用戶接收裝置通過一對相互正交 的雙極化天線接收信號，包括CR用戶接收端具有一對相互正交的雙極化天線，該天線為兩條極化方式相互正交的天 線組成，通常為水平極化天線和垂直極化天線或?yàn)樽笮龍A極化天線和右旋圓極化天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對第一路信號進(jìn)行處理，采用基于K 臂賭博機(jī)的方法快速識別信號中可能出現(xiàn)的授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式，包括采用K臂賭博機(jī)模型，將CR用戶實(shí)現(xiàn)對所有極化狀態(tài)的變極化這一個(gè)雙自由度搜索問 題轉(zhuǎn)化為K個(gè)獨(dú)立的一維問題，降低搜索復(fù)雜度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述將CR用戶實(shí)現(xiàn)對所有極化狀態(tài)的變 極化這一個(gè)雙自由度搜索問題轉(zhuǎn)化為K個(gè)獨(dú)立的一維問題，顯著降低了搜索的復(fù)雜度，包 括對K臂賭博機(jī)模型參數(shù)初始化；分布估計(jì)，將參數(shù)ω記為分布向量ρ(η)的制約因子，以制約因子ω > O來確定選擇 手臂k的概率pk(n)，估計(jì)分布向量ρ(η) = [Ρι (η), . . . , ρκ(η)]；分布疊加，用于排除由于對手臂k選擇的次序不同而帶來的不穩(wěn)定性，使得算法對K個(gè) 手臂均能有所選擇，以獲得較好的分布估計(jì)性能；計(jì)算各手臂的收益累計(jì)和，以rk(n) (k = 1，2，3. . . K ;n = 1，2，3. . . N)來表示第k個(gè)臂在第η步獲得的收益累計(jì)和；判斷是否終止查找，將疊加概率與疊加選擇概率閾值Λλ進(jìn)行比較，并查看當(dāng)前K臂 賭博機(jī)執(zhí)行步數(shù)是否為最大步數(shù)，然后進(jìn)行判決；當(dāng)K臂賭博機(jī)滿足終止條件時(shí)，選擇收益累計(jì)和rk最大的手臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算各手臂的收益累計(jì)和，以rk(η) (k= 1，2，3...Κ;η = 1,2, 3... N)來表示第k個(gè)臂在第η步獲得的收益累計(jì)和，包括
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對接收到的第二路信號進(jìn)行頻譜感 知，以驗(yàn)證授權(quán)用戶信號是否存在，包括頻譜感知可采用各種本地物理層檢測算法、合作頻譜感知算法及跨層頻譜感知算法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于快速變極化的頻譜感知方法，適用于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)。所述方法包括CR用戶接收端識別到達(dá)信號中可能包含的授權(quán)用戶信號極化方式，根據(jù)識別的授權(quán)用戶信號到達(dá)極化方式，CR用戶接收端采用與之匹配的極化方式接收到達(dá)信號，然后對接收的信號進(jìn)行分析，判斷授權(quán)用戶信號是否出現(xiàn)。通過該方法認(rèn)知無線電用戶接收端可以快速的實(shí)現(xiàn)對授權(quán)用戶信號低損耗的接收，顯著提高頻譜感知的檢測性能。
文檔編號H04B1/707GK101969352SQ20101054108
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者馮春燕, 劉芳芳, 曾志民, 郭彩麗, 魏冬 申請人:北京郵電大學(xué)