专利名称：频谱感知方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及无线通信技术，特别是涉及一种感知无线电的技术。
背景技术：
随着无线通信业务需求的高速增长，目前可用的频谱资源正在变得越来越稀缺， 由此出现了感知无线电(Cognitive Radio, CR)。感知无线电是一种无线电系统，次用户 (非授权用户)在不对主用户(授权用户)造成干扰的情况下从空间、频率及时间等多维的利用空闲频谱资源进行通信。在感知无线电系统中，空闲频谱检测技术是决定感知无线电技术能否实现的关键技术之一。因此频谱感知成为感知无线电一项重要技术。频谱感知的目的是监视和检测特定频段上的主用户信号的活动情况，当检测到空闲频谱存在时，感知无线电系统可以使用该频谱；而当检测到主用户信号出现时，感知无线电系统必须在规定的时间推出该频段。为了能够对主用户信号进行有效的检测，要求次用户的频谱感知的频谱感知和数据传输不能同时进行。为了增加感知准确度，需要尽可能长的感知时间，相应的次用户数据传输的时间则减少，使得吞吐量降低；而如果减小感知时间，则会造成次用户的数据传输与主用户产生冲突，同样造成吞吐量的降低。目前的做法大多对每一条目标信道进行频谱感知，因此，如何在满足感知精度要求的条件下，减少感知时间提高吞吐量成为感知无线电领域的重要问题。
发明内容
本发明实施例提供一种利用信道间相关性进行频谱感知的方法，实现在满足感知精度要求的条件下，减少感知时间提高吞吐量。本发明实施例给出一种频谱感知方法，包括获得目标信道间的相关性信息；获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果；根据所述至少一条目标信道的频谱感知结果及所述目标信道间的相关性信息确定其他目标信道的感知结果。进一步，本发明实施例还提供一种频谱感知节点，包括测量融合模块，用于获得目标信道间的相关性信息；谱感知模块，用于获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果；测量分析模块，用于根据所述至少一条目标信道的频谱感知结果及所述目标信道间的相关性信息确定其他目标信道的感知结果。本发明实施例还给出一种频谱感知系统，包括测量融合节点，用于获得目标信道间的相关性；感知节点，用于从所述测量融合节点获得目标信道间的相关性信息，对至少一条目标信道进行信道感知，并根据感知结果和信道的相关性信息，预测其它未感知信道的状态，确定其他目标信道的感知结果。
本发明实施例，只需要对部分信道进行频谱感知，减少了感知期的时间，利用信道间的相关性预测获得其他未感知新到的感知结果，这样降低了频谱感知的开销，提高了系统的吞吐量。
图1所示为所示为本发明实施例的方法流程图；图2所示为本发明施实例知时隙配置图；图3所示为本发明施实例一种基于频谱预测的频谱感知系统图；图4所示为本实施例中基于频谱预测的动态频谱接入系统节点结构框图。
具体实施例方式在现有技术中次用户需要对每一个目标频谱进行感知确定目标频谱是否处于空闲状态。本发明实施例给出一种基于频谱预测的频谱感知系统，通过信道间的相关性根据部分感知结果预测其他频谱的感知结果。在一个基于频谱预测的动态接入系统中，可以包括感知测量融合节点及感知节点。实践中，可以也可以将感知测量融合的功能放置在一个感知节点上。如图1所示为本发明实施例的方法流程图。S101，获得目标信道间的相关性信息。目标信道间的相关性信息用来表征信道间频谱使用情况的相似程度。在本发明实施例的研究中发现，每个信道下一时隙的信道状态与该信道的历史状态有较强的相关性。 因此可以对部分信道进行频谱感知的基础上，利用获得的信道相关性信息预测其他未感知的信道的状态。S102，获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果。对部分目标信道进行频谱感知，这里的部分信道可以是至少一条待进行频谱感知的目标信道。如果在系统中包括有感知测量融合节点则在感知测量融合节点计算目标信道间的相关性信息，由感知节点进行感知，将感知结果发送给感知测量融合节点。另一种实现可以为，某一特定的感知节点，称为中心感知节点，其计算获得目标信道间的相关性信息，该中心感知节点对部分目标信道进行感知，直接获得目标信道的频谱感知结果。S103，根据所述至少一条目标信道的频谱感知结果及所述目标信道间的相关性信息确定其他目标信道的感知结果。由于信道间具有相关性，在对部分信道进行感知后，根据感知的结果和信道间的相关性，可以预测获得其他未感知的信道的状态。作为一种实现方式，可以设定一个相关性阈值，如果两条信道间的相关性大于该阈值，如果感知到其中第一条信道的感知结果，则第二条信道通过预测认为与第一条信道有同样的感知结果，从而不用实际感知第二条信道而是通过两条信道间的相关性进行预测确定。而未进行实际感知的信道，都可以根据与其相似性大于阈值的信道的感知结果预测确定。所以进行实际感知的信道至少为一条，可能为多条。因此确定其他目标信道的感知结果可以为当其他信道与所述至少一条目标信道的相似性大于一阈值时，所述其他目标信道的感知结果与所述至少一条目标信道的感知结果相同。例如，我们认为信道相关性大于95%时，两条信道有同样的感知结果。在某一时刻，感知到信道c的状态为空闲，由于信道d与信道c的信道相关性为96%，则认为此刻信道d的状态也为空闲。本发明实施例，只需要对部分信道进行频谱感知，减少了感知期的时间，利用信道间的相关性预测获得其他未感知新到的感知结果，这样降低了频谱感知的开销，提高了系统的吞吐量。进一步，本发明频谱预测的又一方法实施例。S201，根据频谱测量结果，计算信道之间的相关性。频谱测量结果可以是其它频谱测量节点的动态输入，或预先获得的静态历史频谱测量信息。目标信道间的相关性信息可以包括两个信道上主用户出现次数和出现时间的概率；或两个信道上业务相似度；或两个信道上的信干噪比的相似度等。总之，信道间的相关性信息用来表征信道间频谱使用情况的相似程度。下面举例说明信道相关性的一种计算方法，在本例中用出现次数和出现时间的概率表征信道间的相关性信息，即出现次数和出现时间的概率作为测量信息，具体可以理解为指主用户在信道c上是否出现过。信道c的历史测量信息可以表示为一个状态序列，例如信道的空闲信息，即信道上主用户出现的次数和时间情况CSi(C) = {CSI(c, tx ICSI (C, t2l .CSI (C, tn)}其中，t为不同时隙CSI为信道状态信息，
丨0，如果信道C在时隙堤空闲的 =il,如果信道c在时隙堤繁忙的信道cl和c2之间的相关性P (C1, C2)可以表示为，P(C17C2) = j-j^(1)其中A = (^Z(C1) Θ ^r(C2))中0的个数，表示两个序列中相同元素的个数D = (^Z(C1) Θ ^Z(C2))中1的个数，表示两个序列中不同元素的个数S202，感知节点对部分目标信道进行信道感知获得部分目标信道的感知结果。在本实施例中，感知节点的一种感知时隙配置方式如图2所示，一个完整的感知周期由至少一个感知期和数据传输期组成.在一个感知期内，进行多个信道的感知。感知期内被感知信道的数量以及顺序取决于频谱感知策略。在本实施例中，可以根据信道间的相关性才决定频谱感知策略。首先感知节点或者是测量融合节点根据感知策略确定每次感知的信道(即感知哪个信道)。感知节点进行信道感知获得感知结果。实践中，可以先确定感知策略，确定对所述选择出的目标信道的感知顺序，按所述感知顺序对所述选择出的目标信道进行感知。感知节点对部分目标信道进行信道感知获得部分目标信道的感知结果时，感知策略的确定基于感知节点的特定目标，可基于特定的优化目标以及约束条件。优化目标可以包括单节点平均吞吐量最大化，或系统平均吞吐量最大化等，约束条件可以包括与主用户的冲突概率、次用户的最大接入能力等。比如根据次用户与主用户的冲突概率或次用户的最大接入能力确定所述目标信道的感知顺序，所述感知顺序尽量使单节点平均吞吐量最大化，或系统平均吞吐量最大化。实践中可能是接近最大即可。下面举例说明一种基于单节点平均吞吐量最大化的频谱感知策略。用R(CAV)表示感知节点平均吞吐量，
权利要求
1.一种频谱感知方法，其特征在于，包括 获得目标信道间的相关性信息；获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果；根据所述至少一条目标信道的频谱感知结果及所述目标信道间的相关性信息确定其他目标信道的感知结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标信道间的相关性信息表征信道间频谱使用情况的相似程度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果包括直接对所述目标信道中的至少一条目标信道进行频谱感知；或接收感知节点发送的所述至少一条目标信道频谱感知结果，其中由所述感知节点对所述至少一条目标信道进行频谱感知。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述目标信道中的至少一条目标信道进行频谱感知包括；根据所述目标信道间的相关性信息在所述目标信道中选择至少一条目标信道进行频谱感知，并确定对所述选择出的目标信道的感知顺序，按所述感知顺序对所述选择出的目标信道进行感知。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标信道间的相关性信息包括 两个信道上主用户出现次数和出现时间的概率；或两个信道上业务相似度；或两个信道上的信干噪比的相似度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得目标信道间的相关性信息包括 根据其他频谱测量节点发送的频谱测量结果计算获得所述目标信道间的相关性信息；或根据静态历史频谱测量统计信息计算获得所述目标信道间的相关性信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 计算所述其他目标信道的熵，用所述熵表示该信道的不确定程度； 根据低不确定性准则对所述其他目标信道的感知结果进行修正。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定对所述选择出的目标信道的感知顺序包括根据次用户与主用户的冲突概率或次用户的最大接入能力确定所述目标信道的感知顺序，所述感知顺序使单节点平均吞吐量最大化，或系统平均吞吐量最大化。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一条目标信道的频谱感知结果及所述目标信道间的相关性信息确定其他目标信道的感知结果包括当所述其他信道与所述至少一条目标信道的相似性大于一阈值时，确定所述其他目标信道的感知结果与所述至少一条目标信道的感知结果相同。
10.一种频谱感知系统节点，其特征在于，该节点包括 测量融合模块，用于获得目标信道间的相关性信息；谱感知模块，用于获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果；测量分析模块，用于根据所述至少一条目标信道的频谱感知结果及所述目标信道间的相关性信息确定其他目标信道的感知结果。
11.根据权利要求10所述的节点，其特征在于，所述测量融合模块获得的目标信道间的相关性信息表征信道间频谱使用情况的相似程度。
12.根据权利要求10所述的节点，其特征在于，所述谱感知模块获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果包括所述谱感知模块直接对所述目标信道中的至少一条目标信道进行频谱感知；或接收其他感知节点发送的所述至少一条目标信道频谱感知结果，其中由所述其他感知节点对目标信道进行频谱感知。
13.根据权利要求12所述的节点，其特征在于，还包括频谱感知决策模块，用于根据所述目标信道间的相关性信息在所述目标信道中选择至少一条目标信道进行频谱感知，并确定对所述选择出的目标信道的感知顺序，所述谱感知模块或所述其他节点按所述感知顺序对所述选择出的目标信道进行感知。
14.根据权利要求13所述的节点，其特征在于，所述频谱感知决策模块根据次用户与主用户的冲突概率或次用户的最大接入能力确定所述目标信道的感知顺序，所述感知顺序使单节点平均吞吐量最大化，或系统平均吞吐量最大化。
15.根据权利要求10所述的节点，其特征在于，所述节点还包括修正模块，用于计算所述其他目标信道的熵，用所述熵表示该信道的不确定程度；根据低不确定性准则对所述其他目标信道的感知结果进行修正。
16.根据权利要求10所述的节点，其特征在于，所述测量分析模块在当所述其他信道与所述至少一条目标信道的相似性大于一阈值时，确定所述其他目标信道的感知结果与所述至少一条目标信道的感知结果相同。
17.一种频谱感知系统，其特征在于，所述系统包括测量融合节点，用于获得目标信道间的相关性；感知节点，用于从所述测量融合节点获得目标信道间的相关性信息，对至少一条目标信道进行信道感知，并根据感知结果和信道的相关性信息，预测其它未感知信道的状态，确定其他目标信道的感知结果。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述测量融合节点根据所述目标信道间的相关性信息选择出所述感知节点进行感知的目标信道，并确定感知顺序。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述感知节点从所述测量融合节点获得目标信道间的相关性信息后根据所述目标信道间的相关性信息选择出进行感知的目标信道，并确定感知顺序。
20.根据权利要求18或19所述的系统，其特征在于，所述测量融合节点或者感知节点根据次用户与主用户的冲突概率或次用户的最大接入能力确定所述目标信道的感知顺序， 所述感知顺序使单节点平均吞吐量最大化，或系统平均吞吐量最大化。
21.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，感知节点计算所述其他目标信道的熵， 根据低不确定性准则对所述其他目标信道的感知结果进行修正，其中所述熵表示该信道的不确定程度。
22.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述节点在当所述其他信道与所述至少一条目标信道的相似性大于一阈值时，确定所述其他目标信道的感知结果与所述至少一条目标信道的感知结果相同。
全文摘要
本发明提供一种本利用信道间相关性进行频谱感知的方法，实现在满足感知精度要求的条件下，减少感知时间提高吞吐量。本发明实施例的方法，包括获得目标信道间的相关性信息；获得至少一条所述目标信道的频谱感知结果；根据所述至少一条目标信道的频谱感知结果及所述目标信道间的相关性信息确定其他目标信道的感知结果。本发明实施例，只需要对部分信道进行频谱感知，减少了感知期的时间，利用信道间的相关性预测获得其他未感知新到的感知结果，这样降低了频谱感知的开销，提高了系统的吞吐量。
文档编号H04W16/14GK102377494SQ20101025517
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者张黔, 邱晶 申请人:华为技术有限公司