一种主用户频谱感知方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种主用户频谱感知方法及装置，属于通信技术领域。所述方法包括：预测任一主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子；根据当前时隙下接收到的观测值，对存在概率及信道衰落因子进行更新；将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到任一主用户在当前时隙下状态的粗判决结果；根据更新后的存在概率，计算任一主用户的联合存在概率；根据任一主用户的联合存在概率对粗判决结果进行修正，得到当前时隙下任一主用户状态的最终判决结果。本发明专利技术通过联合存在概率对粗判决结果进行修正，得到当前时隙下该主用户状态的最终判决结果。由于可对多个主用户状态进行判决并对判决结果进行修正，从而能够感知多个主用户，并提高感知性能。

【技术实现步骤摘要】
一种主用户频谱感知方法与装置
本专利技术涉及通信
，更具体地，涉及一种主用户频谱感知方法与装置
技术介绍
现如今，无线传输中可使用的频谱资源越来越紧缺。认知无线电通过对无线频谱资源进行重复利用和动态共享，有效地缓解了这一现象。传统认知无线电主要是基于一种LBT(ListenBeforeTalk，对话前监听)的思想，即感知到信道频段的状态后，让SU(SecondUser，次用户)来决定是否使用授权信道频段，进而实现信道频段的共享。在对信道频段进行共享时，通常包括两种共享方式，即Overlay与Underlay。对于Overlay共享方式，当没有PU(PrimaryUser，主用户)使用信道频段时，次用户SU可以使用信道频段传输信号。当检测到PU需使用信道频段时，SU需立即释放该信道频段，以确保主用户不被干扰。相比Overlay共享方式，Underlay共享方式通过限制SU对PU的干扰程度，从而使得SU在任何时刻均可以接入目标信道频段，从而能提升信道频段的利用率。基于Underlay共享方式，现有的主用户频谱感知方法主要是通过在信道频段上，测量某段观测时间内接收信号的总能量，将总能量值与某一设定门限比较来判决主用户是否在使用信道频段，从而实现对主用户进行感知。在实现本专利技术的过程中，发现上述方法至少存在以下问题：由于是根据某段时间内接收信号的总能量对主用户进行感知，因此，该方式只能对单一主用户进行感知。在时分复用系统中，存在一个时隙下多个主用户使用信道频段的可能性。因此，通过累加能量总值的方式不能对多个主用户进行系统地感知，从而导致适用范围有限，感知性能较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种主用户频谱感知方法，该方法包括：对于任一主用户，预测任一主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子；根据当前时隙下接收到的观测值，对存在概率及信道衰落因子进行更新；将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到任一主用户在当前时隙下状态的粗判决结果；根据更新后的存在概率，计算任一主用户的联合存在概率；根据任一主用户的联合存在概率对粗判决结果进行修正，得到当前时隙下任一主用户状态的最终判决结果。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种主用户频谱感知装置，该装置包括：预测模块，用于对于任一主用户，预测任一主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子；更新模块，用于根据当前时隙下接收到的观测值，对存在概率及信道衰落因子进行更新；比较模块，用于将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到任一主用户在当前时隙下状态的粗判决结果；计算模块，用于根据更新后的存在概率，计算任一主用户的联合存在概率；修正模块，用于根据任一主用户的联合存在概率对粗判决结果进行修正，得到当前时隙下任一主用户状态的最终判决结果。本申请提出的技术方案带来的有益效果是：通过预测主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子，根据当前时隙下接收到的观测值，对存在概率及信道衰落因子进行更新。将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到该主用户在当前时隙下状态的粗判决结果。根据更新后的存在概率，计算任一主用户的联合存在概率。根据该主用户的联合存在概率对粗判决结果进行修正，得到当前时隙下该主用户状态的最终判决结果。由于在对主用户进行感知时，可根据存在概率对主用户在当前时隙下的状态进行判决，且可根据主用户的联合存在概率对判决结果进行修正，从而能够适用多个主用户存在的情形，并能够提高感知性能。附图说明图1为本专利技术实施例的一种主用户频谱感知方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例的一种主用户频谱感知方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例的一种功能模块的连接关系示意图；图4为本专利技术实施例的一种主用户频谱感知装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例的一种预测模块的结构示意图；图6为本专利技术实施例的一种更新模块的结构示意图；图7为本专利技术实施例的一种主用户频谱感知装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本实施例提供了一种主用户频谱感知方法，该主用户频谱感知方法流程包括：101、对于任一主用户，预测任一主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子。102、根据当前时隙下接收到的观测值，对存在概率及信道衰落因子进行更新。103、将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到任一主用户在当前时隙下状态的粗判决结果。104、根据更新后的存在概率，计算任一主用户的联合存在概率。105、根据任一主用户的联合存在概率对粗判决结果进行修正，得到当前时隙下任一主用户状态的最终判决结果。本专利技术实施例提供的方法，通过预测主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子，根据当前时隙下接收到的观测值，对存在概率及信道衰落因子进行更新。将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到该主用户在当前时隙下状态的粗判决结果。根据更新后的存在概率，计算任一主用户的联合存在概率。根据该主用户的联合存在概率对粗判决结果进行修正，得到当前时隙下该主用户状态的最终判决结果。由于在对主用户进行感知时，可根据存在概率对主用户在当前时隙下的状态进行判决，且可根据主用户的联合存在概率对判决结果进行修正，从而能够适用多个主用户存在的情形，并能够提高感知性能。作为一种可选实施例，预测任一主用户在当前时隙下的存在概率，包括：确定任一主用户在前一时隙下的存在概率及非存在概率，确定任一主用户在当前时隙下的出生概率及经历前一时隙后的幸存概率；将前一时隙下的存在概率与幸存概率进行相乘，得到第一乘积，将出生概率与前一时隙下的非存在概率进行相乘，得到第二乘积；将第一乘积与第二乘积进行相加，将得到的和作为任一主用户在当前时隙下存在概率。作为一种可选实施例，信道衰落因子用一组离散的粒子进行表示，预测任一主用户在当前时隙下的信道衰落因子，包括：对于任一粒子，基于对应的转移概率分布，根据任一粒子在前一时隙的状态值，预测当前时隙下任一粒子的状态值；根据任一粒子的类型，根据第一乘积、第二乘积、当前时隙下的存在概率及任一粒子在前一时隙下的权值，预测当前时隙下任一粒子的权值。作为一种可选实施例，根据任一粒子的类型，根据第一乘积、第二乘积、当前时隙下的存在概率及任一粒子在前一时隙下的权值，预测当前时隙下任一粒子的权值，包括：当任一粒子为存在粒子时，将第一乘积除以当前时隙下的存在概率得到第一商值，将第一商值与任一粒子在前一时隙下的权值相乘所得到的结果作为当前时隙下任一粒子的权值；当任一粒子为出生粒子时，将第二乘积除以当前时隙下的存在概率得到第二商值，将第二商值与任一粒子在前一时隙下的权值相乘所得到的结果作为当前时隙下任一粒子的权值。作为一种可选实施例，根据当前时隙下接收到的观测值，对存在概率进行更新，包括：根据观测值计算当前时隙下任一主用户的似然比率；根据似然比率及存在概率，重新计算存在概率，得到更新后的存在概率。作为一种可选实施例，根据当前时隙下接收到的观测值，对信道衰落因子进行更新，包括：对于信道衰落因子划分的任一粒子，基于观测值及任一粒子的状态值，计算任一主用户处于工作状态时的第一似然函数值；将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主用户频谱感知方法，其特征在于，所述方法包括：对于任一主用户，预测所述任一主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子；根据当前时隙下接收到的观测值，对所述存在概率及所述信道衰落因子进行更新；将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到所述任一主用户在当前时隙下状态的粗判决结果；根据更新后的存在概率，计算所述任一主用户的联合存在概率；根据所述任一主用户的联合存在概率对所述粗判决结果进行修正，得到当前时隙下所述任一主用户状态的最终判决结果。

【技术特征摘要】
1.一种主用户频谱感知方法，其特征在于，所述方法包括：对于任一主用户，预测所述任一主用户在当前时隙下的存在概率及信道衰落因子；根据当前时隙下接收到的观测值，对所述存在概率及所述信道衰落因子进行更新；将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到所述任一主用户在当前时隙下状态的粗判决结果；根据更新后的存在概率，计算所述任一主用户的联合存在概率；根据所述任一主用户的联合存在概率对所述粗判决结果进行修正，得到当前时隙下所述任一主用户状态的最终判决结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测所述任一主用户在当前时隙下的存在概率，包括：确定所述任一主用户在前一时隙下的存在概率及非存在概率，确定所述任一主用户在当前时隙下的出生概率及经历前一时隙后的幸存概率；将所述前一时隙下的存在概率与所述幸存概率进行相乘，得到第一乘积，将所述出生概率与所述前一时隙下的非存在概率进行相乘，得到第二乘积；将所述第一乘积与所述第二乘积进行相加，将得到的和作为所述任一主用户在当前时隙下存在概率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道衰落因子用一组离散的粒子进行表示，所述预测所述任一主用户在当前时隙下的信道衰落因子，包括：对于任一粒子，基于对应的转移概率分布，根据所述任一粒子在前一时隙的状态值，预测当前时隙下所述任一粒子的状态值；根据所述任一粒子的类型，根据所述第一乘积、所述第二乘积、当前时隙下的存在概率及所述任一粒子在前一时隙下的权值，预测当前时隙下所述任一粒子的权值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述任一粒子的类型，根据所述第一乘积、所述第二乘积、当前时隙下的存在概率及所述任一粒子在前一时隙下的权值，预测当前时隙下所述任一粒子的权值，包括：当所述任一粒子为存在粒子时，将所述第一乘积除以当前时隙下的存在概率得到第一商值，将所述第一商值与所述任一粒子在前一时隙下的权值相乘所得到的结果作为当前时隙下所述任一粒子的权值；当所述任一粒子为出生粒子时，将所述第二乘积除以当前时隙下的存在概率得到第二商值，将所述第二商值与所述任一粒子在前一时隙下的权值相乘所得到的结果作为当前时隙下所述任一粒子的权值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前时隙下接收到的观测值，对所述存在概率进行更新，包括：根据所述观测值计算当前时隙下所述任一主用户的似然比率；根据所述似然比率及所述存在概率，重新计算所述存在概率，得到更新后的存在概率。6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述根据当前时隙下接收到的观测值，对所述信道衰落因子进行更新，包括：对于信道衰落因子划分的任一粒子，基于所述观测值及所述任一粒子的状态值，计算所述任一主用户处于工作状态时的第一似然函数值；将所述第一似然函数值与所述粒子的权值相乘，将得到的乘积作为所述任一粒子更新后的权值；根据每一粒子更新后的权值，对所述任一粒子的权值进行归一化，得到所述任一粒子归一化的粒子权值；根据所述归一化的粒子权值对所述任一粒子的状态值重新进行采样，得到更新后的粒子状态值。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根据所述观测值计算当前时隙下所述任一主用户的似然比率，包括：对于所述信道衰落因子划分的任一粒子，基于所述观测值，计算当前时隙下所述任一主用户处于空闲状态时的第二似然函数值；将所述第二似然函数值除以所述第一似然函数值，得到相应的商值；将所述商值乘以所述任一粒子权值，得到乘积；将每个粒子对应的乘积进行叠加，将得到的和作为所述任一主用户的似然比率。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将更新后的存在概率与预设判决门限值进行比较，得到所述任一主用户在当前时隙下状态的粗判决结果，包括：当更新后的存在概率小于所述预设判决门限值时，确定所述任一主用户状态为空闲状态；当更新后的存在概率不小于所述预设判决门限值时，确定所述任一主用户状态为工作状态。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述任一主用户的联合存在概率对所述粗判决结果进行修正，得到当前时隙下所述任一主用户状态的最终判决结果，包括：当所述任一主用户的联合存在概率为所有主用户对应的联合存在概率中的最大值时，确定所述任一主用户状态为工作状态；当所述任一主用户的联合存在概率不为所有主用户对应的联合存在概率中的最大值时，确定所述任一主用户状态为空闲状态。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述任一主用户的联合存在概率对所述粗判决结果进行修正，得到当前时隙下所述任一主用户状态的最终判决结果之后，还包括：根据所述任一主用户状态的最终判决结果，重新估计信道衰落因子。11.根据权利要求3或10所述的方法，其特征在于，所述根据所述任一主用户状态的最终判决结果，重新估计信道衰落因子，包括：当所述任一主用户状态的最终判决结果为工作状态时，将所有粒子的加权值作为估计的信道衰落因子；当所述任一主用户状态的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，余盼，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11