专利名称：空闲频谱检测中合作用户的选择方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地说，涉及一种空闲频谱检测中合作用户 的选择方法及装置。
背景技术：
随着无线通信技术的飞速发展，所需要的无线频谱资源越来越多，频谱资源匮乏 的问题日益突显。传统静态频谱分配政策下的授权频段在时间、空间、频域上均没有得到充 分利用。为此，人们提出了机会频谱接入的技术，在机会频谱接入系统中，具有认知功能的 无线设备能自动感知所处的频谱环境，检测不被占用的空闲频段，并自动切换到空闲频段 进行无线通信。机会频谱接入系统的一个关键技术是频谱检测技术，即检测是否存在不被占用的 空闲频段，常用的频谱检测方法有能量检测方法、匹配滤波器检测方法、循环平稳特征检测 算法等。其中，能量检测因为其复杂度较低而得到广泛应用。在高信噪比的条件下，能量检测算法能够实现高性能的频谱检测。但是，在无线信 道中，信号的传输会受到多径衰落、阴影等因素的影响，特别是在极低信噪比条件下，能量 检测的正确概率可信度很低，简单的本地能量检测就不能准确的检测频谱状态。为了提高频谱检测的准确度，一般采用合作检测的方法。合作检测是指融合多个 检测节点的检测信息，对频谱做一个正确的估计。该检测技术中，合作用户的选择对合作检 测结果的性能影响很大，一方面，如果参与合作检测的用户的检测结果可信度较低，甚至与 恶意用户进行合作检测，则会降低合作检测结果性能。现有技术中，一种选择合作用户的方法为选择具有高信噪比的用户进行合作检 测，然而这种方法要求获得合作用户的信噪比，增加了合作节点之间的通信负荷，且仅考虑 用户的信噪比不能保证该用户为合适的合作用户，甚至可能为恶意用户。此外，如果系统中存在以不确定方式干扰正常合作检测的恶意用户时，可利用 EM(Expectation Maximization，期望最大化)算法作为理论工具，采用不完全数据参数学 习的最大似然估计来剔除合作中的恶意用户，补全受损的观察结果，并依据补全后的数据 对目标参数进行对数似然估计，从而对抗恶意用户对合作检测性能的影响。这种方法十分 复杂，计算量很大，且不能保证一定能提高频谱检测效果。可见，如何选择合作检测用户，是合作检测方法亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种空闲频谱检测中合作用户的选择方法及装置， 以提高选择合作用户的准确性。本发明实施例提供一种空闲频谱检测中合作用户的选择方法，包括获取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的本地检测正确概率；确定待选择合作用户与所述感知用户合作对频谱空闲状态检测得到的合作检测正确概率；比较所述本地检测正确概率和合作检测正确概率，当所述合作检测正确概率高于 所述本地检测正确概率时，选择所述待选择合作用户为合作用户。一种空闲频谱检测中合作用户的选择装置，包括本地检测正确概率获取模块，用于获取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的 本地检测正确概率；合作检测正确概率获取模块，用于确定待选择合作用户与所述感知用户合作对频 谱空闲状态检测得到的合作检测正确概率；选择模块，用于比较所述本地检测正确概率和合作检测正确概率，当所述合作检 测正确概率高于所述本地检测正确概率时，选择所述待选择合作用户为合作用户。同现有技术相比，本发明实施例中确定出待选择合作用户与感知用户合作对频谱 空闲状态检测得到的合作检测正确概率，将该合作检测正确概率作为判断当前待选择合作 用户是否可以作为合作用户的参数，只有当该合作检测正确概率高于感知用户单独确定的 本地检测正确概率时，才选择当前待选择合作用户为合作用户，从而避免将恶意用户选择 为是合作用户，提高选择合作用户的准确性，从而提高空闲频谱检测效果。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中 所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实 施例，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空闲频谱检测中合作用户的选择方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的空闲频谱检测中合作用户的选择装置结构示意图；图3为图2中本地检测正确概率获取模块的结构示意图；图4为图2中合作检测正确概率获取模块的结构示意图；图5为本发明实施例提供的又一种空闲频谱检测中合作用户的选择装置结构示 意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。本发明实施例提供了一种空闲频谱检测中合作用户的选择方法及装置，以提高选 择合作用户的准确性，从而提高空闲频谱检测效果。为了便于对本发明实施例技术方案的充分理解，下面将结合本发明实施例中的附 图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。首先，对本发明实施例提供的空闲频谱检测中合作用户的选择方法进行如下说 明。
如图1所示，为本发明实施例提供的空闲频谱检测中合作用户的选择方法的流 程，具体包括以下步骤步骤101、获取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的本地检测正确概率；步骤102、确定待选择合作用户与所述感知用户合作对频谱空闲状态检测得到的 合作检测正确概率；步骤103、比较所述本地检测正确概率和合作检测正确概率，当所述合作检测正确 概率高于所述本地检测正确概率时，选择所述待选择合作用户为合作用户。本发明实施例中确定出待选择合作用户与感知用户合作对频谱空闲状态检测得 到的合作检测正确概率，将该合作检测正确概率作为判断当前待选择合作用户是否可以作 为合作用户的参数，只有当该合作检测正确概率高于感知用户单独确定的本地检测正确概 率时，才选择当前待选择合作用户为合作用户，从而避免将恶意用户选择为是合作用户，提 高选择合作用户的准确性，从而提高空闲频谱检测效果。下面首先对本发明实施例中涉及到的一些概率定义进行说明。假设频谱上有10 个信道需要检测，且假设这10个信道中前5个信道正在被占用，而后5个信道没有被占用， 则正确的频谱检测结果应该为“1111100000”，其中，以“1”表示当前频谱信道被占用，以 “0”表示当前频谱没有被占用。当感知用户获得的频谱检测结果为“0101101010”时，感知 用户计算得到的本地检测概率Pd为Pd = ρ (H1M1)，虚警概率Pf为Pf = P (H/Ho)。上述表 达式中利用Hl表示频谱被占用，利用HO表示频谱不被占用，Pd表示当频谱信道实际被占用 时，正确检测的概率，即信道检测结果报“1”时，该信道被占用；Pf表示当频谱信道实际没 有被占用时，没有正确检测的概率，即信道检测结果报“1”时，而该信道没有被占用。对于 上面的例子，Pd = 3/5, Pf = 2/5。此外，利用P(HO)表示根据历史记录，频谱不被占用的检 测概率，P(Hl)表示根据历史记录，频谱被占用的概率。对于上面的例子，P(HO) =P(Hl)= 5/10。正确检测概率Pa表示正确检测频谱的概率，即当频谱被占用时能够检测，并且当频 谱没有被占用时也不虚警，Pa的表达式为Pa = P(H0) (I-Pf)+P(H1)Pd，对于上面的例子Pa = (3+3)/IO0合作检测的融合方法常用的有两个准则，一个是AND准则，AND准则是指所有的 合作用户都检测到频谱被占用，则认为频谱被占用，只要有一个合作用户检测到频谱没有 被占用，则认为频谱没有被占用；另一个是OR准则，OR准则是指只要有一个用户检测到 频谱被占用，则认为频谱被占用。对于有合作用户参与频谱检测时，假设合作用户发送 来的频谱检测结果为“0111100100”，如果采用AND准则合作，合作后的频谱检测结果为 “0101100000”，因此合作检测正确概率为A = (3+5)/10。当前感知用户获得的频谱检测结果为“0101101010”，合作用户获得的频谱检测结 果为“0111100100”，因此，本地用户和合作用户确定的频谱占用状态信息之间的整体相似 概率PsS :PS = 6/10。当前感知用户与合作用户对于频谱中某一信道同时报“0”的概率为 Ps0 = 3/10，同时报“1”的概率为Psl = 3/10。本发明实施例中，获取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的本地检测正确概 率的方式为首先确定所述感知用户计算得到的本地检测概率及虚警概率；然后根据所述 本地检测概率、虚警概率，结合根据历史记录获得的当前频谱被占用的概率及不被占用的 概率，得到所述本地检测正确概率。
具体实施时，频谱检测过程很复杂，通常有三种方法匹配检测、能量检测、循环平 稳特性检测。本发明实施例以能量检测为例，简单来说能量检测是检测一个信道的能量，当 能量大于一个门限值时报告信道被占用，低于这个门限值时报告信道没有被占用。本地检 测概率Pd和虚警概率Pf这两个概率是根据能量检测的性质计算出来的理论值，具体的计算 公式分别为
权利要求
1.一种空闲频谱检测中合作用户的选择方法，其特征在于，包括获取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的本地检测正确概率；确定待选择合作用户与所述感知用户合作对频谱空闲状态检测得到的合作检测正确 概率；比较所述本地检测正确概率和合作检测正确概率，当所述合作检测正确概率高于所述 本地检测正确概率时，选择所述待选择合作用户为合作用户。
2.根据权利要求1所述的空闲频谱检测中合作用户的选择方法，其特征在于，所述获 取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的本地检测正确概率，包括确定所述感知用户计算得到的本地检测概率及虚警概率；根据所述本地检测概率、虚警概率，结合根据历史记录获得的当前频谱被占用的概率 及不被占用的概率，得到所述本地检测正确概率。
3.根据权利要求2所述的空闲频谱检测中合作用户的选择方法，其特征在于，所述确 定所述感知用户计算得到的本地检测概率及虚警概率，具体为由所述感知用户采用能量检测算法确定本地检测概率及虚警概率。
4.根据权利要求2所述的空闲频谱检测中合作用户的选择方法，其特征在于，所述确 定待选择合作用户与所述感知用户合作对空闲频谱检测得到的合作检测正确概率，包括接收所述感知用户对频谱空闲状态检测得到的第一频谱占用状态信息及所述待选择 合作用户对频谱空闲状态检测得到的第二频谱占用状态信息；比较所述第一频谱占用状态信息和第二频谱占用状态信息，确定所述第一频谱占用状 态信息和第二频谱占用状态信息之间的相似概率；根据所述相似概率、所述本地检测概率、虚警概率以及根据历史记录获得的当前频谱 被占用的概率及不被占用的概率，确定所述合作检测正确概率。
5.根据权利要求4所述的空闲频谱检测中合作用户的选择方法，其特征在于，确定所 述第一频谱占用状态信息和第二频谱占用状态信息之间的相似概率，包括分别确定在所述第一频谱占用状态信息和第二频谱占用状态信息中，同时检测信道被 占用的概率和同时检测信道不被占用的概率；或者，直接确定所述第一频谱占用状态信息和第二频谱占用状态信息的整体相似概率。
6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的空闲频谱检测中合作用户的选择方法， 其特征在于，所述方法还包括假设待选择合作用户的数目为η时，对由η个待选择合作用户与所述感知用户合作对 频谱空闲状态检测得到的合作检测正确概率进行η次求导计算，并令η次求导后的表达式 等于0，所求得的η的取值即为应采用的最佳合作用户数目。
7.一种空闲频谱检测中合作用户的选择装置，其特征在于，包括本地检测正确概率获取模块，用于获取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的本地 检测正确概率；合作检测正确概率获取模块，用于确定待选择合作用户与所述感知用户合作对频谱空 闲状态检测得到的合作检测正确概率；选择模块，用于比较所述本地检测正确概率和合作检测正确概率，当所述合作检测正 确概率高于所述本地检测正确概率时，选择所述待选择合作用户为合作用户。
8.根据权利要求7所述的空闲频谱检测中合作用户的选择装置，其特征在于，所述本 地检测正确概率获取模块包括本地检测概率计算子模块，用于确定所述感知用户计算得到的本地检测概率；虚警概率计算子模块，用于确定所述感知用户计算得到的虚警概率；第一结果计算子模块，用于根据所述本地检测概率、虚警概率，结合根据历史记录获得 的当前频谱被占用的概率及不被占用的概率，得到所述本地检测正确概率。
9.根据权利要求7所述的空闲频谱检测中合作用户的选择装置，其特征在于，所述合 作检测正确概率获取模块包括频谱状态信息接收子模块，用于接收所述感知用户对频谱空闲状态检测得到的第一频 谱占用状态信息及所述待选择合作用户对频谱空闲状态检测得到的第二频谱占用状态信 息；相似概率确定子模块，用于比较所述第一频谱占用状态信息和第二频谱占用状态信 息，确定二者之间的相似概率；第二结果计算子模块，用于根据所述相似概率、所述本地检测概率、虚警概率以及根据 历史记录获得的当前频谱被占用的概率及不被占用的概率，确定所述合作检测正确概率。
10.根据权利要求9所述的空闲频谱检测中合作用户的选择装置，其特征在于，所述相 似概率确定子模块包括第一相似概率确定单元，用于分别确定在所述第一频谱占用状态信息和第二频谱占用 状态信息中，同时检测信道被占用的概率和同时检测信道不被占用的概率；第二相似概率确定单元，用于直接确定所述第一频谱占用状态信息和第二频谱占用状 态信息的整体相似度概率。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的空闲频谱检测中合作用户的选择装置，其特征 在于，还包括合作用户数目确定模块，用于假设待选择合作用户的数目为η时，对由η个待选择合作 用户与所述感知用户合作对频谱空闲状态检测得到的合作检测正确概率进行η次求导计 算，并令η次求导后的表达式等于0，所求得的η的取值即为应采用的最佳合作用户数目。
全文摘要
本发明实施例公开了一种空闲频谱检测中合作用户的选择方法和装置，其中，所述方法包括获取当前感知用户对频谱空闲状态检测得到的本地检测正确概率；确定待选择合作用户与所述感知用户合作对频谱空闲状态检测得到的合作检测正确概率；比较所述本地检测正确概率和合作检测正确概率，当所述合作检测正确概率高于所述本地检测正确概率时，选择所述待选择合作用户为合作用户。通过本发明实施例，能够提高选择合作用户的准确性。
文档编号H04B17/00GK102123428SQ20111004781
公开日2011年7月13日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者冯淑兰, 周晗 申请人:华为技术有限公司