專利名稱：頻譜感知方法、裝置及系統的制作方法
技術領域：
本發明實施例涉及無線通信技術，特別是涉及一種感知無線電的技術。
背景技術：
隨著無線通信業務需求的高速增長，目前可用的頻譜資源正在變得越來越稀缺， 由此出現了感知無線電(Cognitive Radio, CR)。感知無線電是一種無線電系統，次用戶 (非授權用戶)在不對主用戶(授權用戶)造成干擾的情況下從空間、頻率及時間等多維的利用空閑頻譜資源進行通信。在感知無線電系統中，空閑頻譜檢測技術是決定感知無線電技術能否實現的關鍵技術之一。因此頻譜感知成為感知無線電一項重要技術。頻譜感知的目的是監視和檢測特定頻段上的主用戶信號的活動情況，當檢測到空閑頻譜存在時，感知無線電系統可以使用該頻譜；而當檢測到主用戶信號出現時，感知無線電系統必須在規定的時間推出該頻段。為了能夠對主用戶信號進行有效的檢測，要求次用戶的頻譜感知的頻譜感知和數據傳輸不能同時進行。為了增加感知準確度，需要盡可能長的感知時間，相應的次用戶數據傳輸的時間則減少，使得吞吐量降低；而如果減小感知時間，則會造成次用戶的數據傳輸與主用戶產生沖突，同樣造成吞吐量的降低。目前的做法大多對每一條目標信道進行頻譜感知，因此，如何在滿足感知精度要求的條件下，減少感知時間提高吞吐量成為感知無線電領域的重要問題。
發明內容
本發明實施例提供一種利用信道間相關性進行頻譜感知的方法，實現在滿足感知精度要求的條件下，減少感知時間提高吞吐量。本發明實施例給出一種頻譜感知方法，包括獲得目標信道間的相關性信息；獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果；根據所述至少一條目標信道的頻譜感知結果及所述目標信道間的相關性信息確定其他目標信道的感知結果。進一步，本發明實施例還提供一種頻譜感知節點，包括測量融合模塊，用于獲得目標信道間的相關性信息；譜感知模塊，用于獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果；測量分析模塊，用于根據所述至少一條目標信道的頻譜感知結果及所述目標信道間的相關性信息確定其他目標信道的感知結果。本發明實施例還給出一種頻譜感知系統，包括測量融合節點，用于獲得目標信道間的相關性；感知節點，用于從所述測量融合節點獲得目標信道間的相關性信息，對至少一條目標信道進行信道感知，并根據感知結果和信道的相關性信息，預測其它未感知信道的狀態，確定其他目標信道的感知結果。
本發明實施例，只需要對部分信道進行頻譜感知，減少了感知期的時間，利用信道間的相關性預測獲得其他未感知新到的感知結果，這樣降低了頻譜感知的開銷，提高了系統的吞吐量。
圖1所示為所示為本發明實施例的方法流程圖；圖2所示為本發明施實例知時隙配置圖；圖3所示為本發明施實例一種基于頻譜預測的頻譜感知系統圖；圖4所示為本實施例中基于頻譜預測的動態頻譜接入系統節點結構框圖。
具體實施例方式在現有技術中次用戶需要對每一個目標頻譜進行感知確定目標頻譜是否處于空閑狀態。本發明實施例給出一種基于頻譜預測的頻譜感知系統，通過信道間的相關性根據部分感知結果預測其他頻譜的感知結果。在一個基于頻譜預測的動態接入系統中，可以包括感知測量融合節點及感知節點。實踐中，可以也可以將感知測量融合的功能放置在一個感知節點上。如圖1所示為本發明實施例的方法流程圖。S101，獲得目標信道間的相關性信息。目標信道間的相關性信息用來表征信道間頻譜使用情況的相似程度。在本發明實施例的研究中發現，每個信道下一時隙的信道狀態與該信道的歷史狀態有較強的相關性。 因此可以對部分信道進行頻譜感知的基礎上，利用獲得的信道相關性信息預測其他未感知的信道的狀態。S102，獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果。對部分目標信道進行頻譜感知，這里的部分信道可以是至少一條待進行頻譜感知的目標信道。如果在系統中包括有感知測量融合節點則在感知測量融合節點計算目標信道間的相關性信息，由感知節點進行感知，將感知結果發送給感知測量融合節點。另一種實現可以為，某一特定的感知節點，稱為中心感知節點，其計算獲得目標信道間的相關性信息，該中心感知節點對部分目標信道進行感知，直接獲得目標信道的頻譜感知結果。S103，根據所述至少一條目標信道的頻譜感知結果及所述目標信道間的相關性信息確定其他目標信道的感知結果。由于信道間具有相關性，在對部分信道進行感知后，根據感知的結果和信道間的相關性，可以預測獲得其他未感知的信道的狀態。作為一種實現方式，可以設定一個相關性閾值，如果兩條信道間的相關性大于該閾值，如果感知到其中第一條信道的感知結果，則第二條信道通過預測認為與第一條信道有同樣的感知結果，從而不用實際感知第二條信道而是通過兩條信道間的相關性進行預測確定。而未進行實際感知的信道，都可以根據與其相似性大于閾值的信道的感知結果預測確定。所以進行實際感知的信道至少為一條，可能為多條。因此確定其他目標信道的感知結果可以為當其他信道與所述至少一條目標信道的相似性大于一閾值時，所述其他目標信道的感知結果與所述至少一條目標信道的感知結果相同。例如，我們認為信道相關性大于95%時，兩條信道有同樣的感知結果。在某一時刻，感知到信道c的狀態為空閑，由于信道d與信道c的信道相關性為96%，則認為此刻信道d的狀態也為空閑。本發明實施例，只需要對部分信道進行頻譜感知，減少了感知期的時間，利用信道間的相關性預測獲得其他未感知新到的感知結果，這樣降低了頻譜感知的開銷，提高了系統的吞吐量。進一步，本發明頻譜預測的又一方法實施例。S201，根據頻譜測量結果，計算信道之間的相關性。頻譜測量結果可以是其它頻譜測量節點的動態輸入，或預先獲得的靜態歷史頻譜測量信息。目標信道間的相關性信息可以包括兩個信道上主用戶出現次數和出現時間的概率；或兩個信道上業務相似度；或兩個信道上的信干噪比的相似度等。總之，信道間的相關性信息用來表征信道間頻譜使用情況的相似程度。下面舉例說明信道相關性的一種計算方法，在本例中用出現次數和出現時間的概率表征信道間的相關性信息，即出現次數和出現時間的概率作為測量信息，具體可以理解為指主用戶在信道c上是否出現過。信道c的歷史測量信息可以表示為一個狀態序列，例如信道的空閑信息，即信道上主用戶出現的次數和時間情況CSi(C) = {CSI(c, tx ICSI (C, t2l .CSI (C, tn)}其中，t為不同時隙CSI為信道狀態信息，
丨0，如果信道C在時隙堤空閑的 =il,如果信道c在時隙堤繁忙的信道cl和c2之間的相關性P (C1, C2)可以表示為，P(C17C2) = j-j^(1)其中A = (^Z(C1) Θ ^r(C2))中0的個數，表示兩個序列中相同元素的個數D = (^Z(C1) Θ ^Z(C2))中1的個數，表示兩個序列中不同元素的個數S202，感知節點對部分目標信道進行信道感知獲得部分目標信道的感知結果。在本實施例中，感知節點的一種感知時隙配置方式如圖2所示，一個完整的感知周期由至少一個感知期和數據傳輸期組成.在一個感知期內，進行多個信道的感知。感知期內被感知信道的數量以及順序取決于頻譜感知策略。在本實施例中，可以根據信道間的相關性才決定頻譜感知策略。首先感知節點或者是測量融合節點根據感知策略確定每次感知的信道(即感知哪個信道)。感知節點進行信道感知獲得感知結果。實踐中，可以先確定感知策略，確定對所述選擇出的目標信道的感知順序，按所述感知順序對所述選擇出的目標信道進行感知。感知節點對部分目標信道進行信道感知獲得部分目標信道的感知結果時，感知策略的確定基于感知節點的特定目標，可基于特定的優化目標以及約束條件。優化目標可以包括單節點平均吞吐量最大化，或系統平均吞吐量最大化等，約束條件可以包括與主用戶的沖突概率、次用戶的最大接入能力等。比如根據次用戶與主用戶的沖突概率或次用戶的最大接入能力確定所述目標信道的感知順序，所述感知順序盡量使單節點平均吞吐量最大化，或系統平均吞吐量最大化。實踐中可能是接近最大即可。下面舉例說明一種基于單節點平均吞吐量最大化的頻譜感知策略。用R(CAV)表示感知節點平均吞吐量，
權利要求
1.一種頻譜感知方法，其特征在于，包括 獲得目標信道間的相關性信息；獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果；根據所述至少一條目標信道的頻譜感知結果及所述目標信道間的相關性信息確定其他目標信道的感知結果。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標信道間的相關性信息表征信道間頻譜使用情況的相似程度。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果包括直接對所述目標信道中的至少一條目標信道進行頻譜感知；或接收感知節點發送的所述至少一條目標信道頻譜感知結果，其中由所述感知節點對所述至少一條目標信道進行頻譜感知。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對所述目標信道中的至少一條目標信道進行頻譜感知包括；根據所述目標信道間的相關性信息在所述目標信道中選擇至少一條目標信道進行頻譜感知，并確定對所述選擇出的目標信道的感知順序，按所述感知順序對所述選擇出的目標信道進行感知。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述目標信道間的相關性信息包括 兩個信道上主用戶出現次數和出現時間的概率；或兩個信道上業務相似度；或兩個信道上的信干噪比的相似度。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲得目標信道間的相關性信息包括 根據其他頻譜測量節點發送的頻譜測量結果計算獲得所述目標信道間的相關性信息；或根據靜態歷史頻譜測量統計信息計算獲得所述目標信道間的相關性信息。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 計算所述其他目標信道的熵，用所述熵表示該信道的不確定程度； 根據低不確定性準則對所述其他目標信道的感知結果進行修正。
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定對所述選擇出的目標信道的感知順序包括根據次用戶與主用戶的沖突概率或次用戶的最大接入能力確定所述目標信道的感知順序，所述感知順序使單節點平均吞吐量最大化，或系統平均吞吐量最大化。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述至少一條目標信道的頻譜感知結果及所述目標信道間的相關性信息確定其他目標信道的感知結果包括當所述其他信道與所述至少一條目標信道的相似性大于一閾值時，確定所述其他目標信道的感知結果與所述至少一條目標信道的感知結果相同。
10.一種頻譜感知系統節點，其特征在于，該節點包括 測量融合模塊，用于獲得目標信道間的相關性信息；譜感知模塊，用于獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果；測量分析模塊，用于根據所述至少一條目標信道的頻譜感知結果及所述目標信道間的相關性信息確定其他目標信道的感知結果。
11.根據權利要求10所述的節點，其特征在于，所述測量融合模塊獲得的目標信道間的相關性信息表征信道間頻譜使用情況的相似程度。
12.根據權利要求10所述的節點，其特征在于，所述譜感知模塊獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果包括所述譜感知模塊直接對所述目標信道中的至少一條目標信道進行頻譜感知；或接收其他感知節點發送的所述至少一條目標信道頻譜感知結果，其中由所述其他感知節點對目標信道進行頻譜感知。
13.根據權利要求12所述的節點，其特征在于，還包括頻譜感知決策模塊，用于根據所述目標信道間的相關性信息在所述目標信道中選擇至少一條目標信道進行頻譜感知，并確定對所述選擇出的目標信道的感知順序，所述譜感知模塊或所述其他節點按所述感知順序對所述選擇出的目標信道進行感知。
14.根據權利要求13所述的節點，其特征在于，所述頻譜感知決策模塊根據次用戶與主用戶的沖突概率或次用戶的最大接入能力確定所述目標信道的感知順序，所述感知順序使單節點平均吞吐量最大化，或系統平均吞吐量最大化。
15.根據權利要求10所述的節點，其特征在于，所述節點還包括修正模塊，用于計算所述其他目標信道的熵，用所述熵表示該信道的不確定程度；根據低不確定性準則對所述其他目標信道的感知結果進行修正。
16.根據權利要求10所述的節點，其特征在于，所述測量分析模塊在當所述其他信道與所述至少一條目標信道的相似性大于一閾值時，確定所述其他目標信道的感知結果與所述至少一條目標信道的感知結果相同。
17.一種頻譜感知系統，其特征在于，所述系統包括測量融合節點，用于獲得目標信道間的相關性；感知節點，用于從所述測量融合節點獲得目標信道間的相關性信息，對至少一條目標信道進行信道感知，并根據感知結果和信道的相關性信息，預測其它未感知信道的狀態，確定其他目標信道的感知結果。
18.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述測量融合節點根據所述目標信道間的相關性信息選擇出所述感知節點進行感知的目標信道，并確定感知順序。
19.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述感知節點從所述測量融合節點獲得目標信道間的相關性信息后根據所述目標信道間的相關性信息選擇出進行感知的目標信道，并確定感知順序。
20.根據權利要求18或19所述的系統，其特征在于，所述測量融合節點或者感知節點根據次用戶與主用戶的沖突概率或次用戶的最大接入能力確定所述目標信道的感知順序， 所述感知順序使單節點平均吞吐量最大化，或系統平均吞吐量最大化。
21.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，感知節點計算所述其他目標信道的熵， 根據低不確定性準則對所述其他目標信道的感知結果進行修正，其中所述熵表示該信道的不確定程度。
22.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述節點在當所述其他信道與所述至少一條目標信道的相似性大于一閾值時，確定所述其他目標信道的感知結果與所述至少一條目標信道的感知結果相同。
全文摘要
本發明提供一種本利用信道間相關性進行頻譜感知的方法，實現在滿足感知精度要求的條件下，減少感知時間提高吞吐量。本發明實施例的方法，包括獲得目標信道間的相關性信息；獲得至少一條所述目標信道的頻譜感知結果；根據所述至少一條目標信道的頻譜感知結果及所述目標信道間的相關性信息確定其他目標信道的感知結果。本發明實施例，只需要對部分信道進行頻譜感知，減少了感知期的時間，利用信道間的相關性預測獲得其他未感知新到的感知結果，這樣降低了頻譜感知的開銷，提高了系統的吞吐量。
文檔編號H04W16/14GK102377494SQ20101025517
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者張黔, 邱晶 申請人:華為技術有限公司