具有认知功能的车载通信方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种具有认知功能的车载通信方法和系统，包括2个以上的认知用户和路边单元。每个认知用户包括认知中心处理器、认知通信机、基站通信机、基站中心处理器、控制中心、射频前端、基带处理模块和车载单元。本发明专利技术将DSRC(短距离通信)与认知无线电结合起来，运用到车载通信中，既能在DSRC授权频段空闲时使用授权频段，也能在授权频段繁忙时开启认知功能，检测居民区DVB‑T的频段使用情况并且利用，有效的提高了频谱利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，具体涉及一种具有认知功能的车载通信方法和系统。
技术介绍
目前，用于车载通信的频段为：5855MHz-5925MHz。但是随着车载用户数量和通信需求的大幅度增加，仅仅70MHz是不能满足车载通信的需要的。实验表明，其他授权频段存在着大量的“频谱空洞”，这些“频谱空洞”大部分时间中是没有授权用户在使用的，因此怎样把这些“频谱空洞”利用在车载通信中便成为一个研究热点。为此，基于短距离通信的具有认知功能的车载通信技术应运而生。该技术允许未授权的认知用户在授权用户未使用授权频段情况下，利用授权用户的频段进行通信。如何在车载通信网中检测授权用户的空闲频段并且准确的进行分配就变得十分重要。DVB-T(数字地面电视广播系统标准)的频段范围为50-878MHz，DVB-T频段也往往只在某一时段才被利用，如果能够在不干扰DVB-T频段授权用户的情况下，将空闲频段充分利用起来，可以在一定程度上缓解车载通信频谱资源短缺的现象。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有车载频段无法满足车载通信需求的问题，提供一种具有认知功能的车载通信方法和系统，其能够自适应的判断是否要启动认知功能，并对DVB-T频段进行准确的检测和分配。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：具有认知功能的车载通信方法，包括如下步骤：步骤1.待通信的认知用户向路边单元发送通信请求；步骤2.路边单元判断是否存在空闲的短距离通信频段；若有空闲的短距离通信频段，则路边单元将感知到的空闲短距离通信频段报告给待通信的认知用户，待通信的认知用户直接使用空闲短距离通信频段进行通信；若无空闲的短距离通信频段，则路边单元向附近的认知用户广播，接收到广播的认知用户开启认知功能，进行频谱感知；步骤3.接收到广播的认知用户接收DVB-T频段信号，并对整个DVB-T频段按照预设的子频段带宽进行分段，并采用加权双门限能量检测的协作频谱感知方法来判断各个子频段是否空闲，并将判决结果发送给路边单元；步骤4.路边单元根据决策的最终结果，将可用的空闲子频段放入到频谱池中，并分配给待通信的认知用户。步骤3中，加权双门限能量检测的协作频谱感知方法的过程如下：步骤3.1.设定双门限Vth0和Vth1，且Vth0<Vth1；步骤3.2.针对每个子频段，接收到广播的认知用户i计算在该子频段内的感知能量Ci；步骤3.3.将该子频段的感知能量Ci与双门限Vth0和Vth1进行比较；当Ci>Vth1时，判定为存在主用户信号，此时检测结果为不可用；随后该认知用户计算检测结果为不可用时的信任度，并以此来判断该检测结果是否可信；若检测结果可信，则将该子频段不可用的判决结果Gi＝1发送给路边单元，否则，自动丢弃该数据；当Ci<Vth0时，判定为不存在主用户信号，此时检测结果为可用；随后该认知用户计算检测结果为可用时的信任度，并以此来判断该检测结果是否可信；若检测结果可信，则将该子频段可用的判决结果Gi＝0发送给路边单元，否则，自动丢弃该数据；当Vth0≤Ci≤Vth1时，不确定是否含有主用户信号，此时直接将感知能量Ci发送到路边单元；路边单元利用信噪比加权因子和距离加权因子将接收到的认知用户的感知能量Ci进行加权计算，并利用加权准则得出判决结果B；其中 B = 0 , 0 ≤ Σ i = 1 U - Y w i C i ≤ V t h B = 1 , Σ i = 1 U - Y w i C i > V t h ]]>步骤3.4.路边单元将所有认知用户的判决结果利用或准则做出各个子频段的最终判决结果：即当时，该子频段不可用；否则，该子频段可用；其中，U为所有接收到广播的认知用户个数，Y为感知能量Ci在Vth0和Vth1之外的认知用户个数，U-Y为感知能量Ci在Vth0和Vth1之间的认知用户个数，wi为第i个认知用户的权重因子。步骤3.3中，判断检测结果是否可信的过程如下：步骤3.3.1.计算感知能量Ci的估计均值和估计方差；步骤3.3.2.设定均值的置信区间和方差的置信区间；步骤3.3.3.若估计均值在均值的置信区间内，并且估计方差在方差的置信区间内，则在检测结果为可用时，计算检测结果为可用时的信任参数t0，若符合-ε≤t0≤ε，则说明检测结果可信，否则说明检测结果不可信；其中ε为修正因子；在检测结果为不可用时，计算检测结果为不可用时的信任参数t1，若符合t1>>ε，则说明检测结果可信，否则说明检测结果不可信；其中ε为修正因子；步骤3.3.4.若估计均值不在均值的置信区间内或估计方差不在方差的置信区间内，则说明所求得估计均值和估计方差有误，增加采样点数，并返回步骤3.3.1重新计算估计均值和估计方差，直到所求得的估计均值和估计方差在相应的置信区间内；本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有认知功能的车载通信方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1.待通信的认知用户向路边单元发送通信请求；步骤2.路边单元判断是否存在空闲的短距离通信频段；若有空闲的短距离通信频段，则路边单元将感知到的空闲短距离通信频段报告给待通信的认知用户，待通信的认知用户直接使用空闲短距离通信频段进行通信；若无空闲的短距离通信频段，则路边单元向附近的认知用户广播，接收到广播的认知用户开启认知功能，进行频谱感知；步骤3.接收到广播的认知用户接收DVB‑T频段信号，并对整个DVB‑T频段按照预设的子频段带宽进行分段，并采用加权双门限能量检测的协作频谱感知方法来判断各个子频段是否空闲，并将判决结果发送给路边单元；步骤4.路边单元根据决策的最终结果，将可用的空闲子频段放入到频谱池中，并分配给待通信的认知用户。

【技术特征摘要】
1.具有认知功能的车载通信方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1.待通信的认知用户向路边单元发送通信请求；步骤2.路边单元判断是否存在空闲的短距离通信频段；若有空闲的短距离通信频段，则路边单元将感知到的空闲短距离通信频段报告给待通信的认知用户，待通信的认知用户直接使用空闲短距离通信频段进行通信；若无空闲的短距离通信频段，则路边单元向附近的认知用户广播，接收到广播的认知用户开启认知功能，进行频谱感知；步骤3.接收到广播的认知用户接收DVB-T频段信号，并对整个DVB-T频段按照预设的子频段带宽进行分段，并采用加权双门限能量检测的协作频谱感知方法来判断各个子频段是否空闲，并将判决结果发送给路边单元；步骤4.路边单元根据决策的最终结果，将可用的空闲子频段放入到频谱池中，并分配给待通信的认知用户。2.根据权利要求1所述的具有认知功能的车载通信方法，其特征是，步骤3中，加权双门限能量检测的协作频谱感知方法的过程如下：步骤3.1.设定双门限Vth0和Vth1，且Vth0<Vth1；步骤3.2.针对每个子频段，接收到广播的认知用户i计算在该子频段内的感知能量Ci；步骤3.3.将该子频段的感知能量Ci与双门限Vth0和Vth1进行比较；当Ci>Vth1时，判定为存在主用户信号，此时检测结果为不可用；随后该认知用户计算检测结果为不可用时的信任度，并以此来判断该检测结果是否可信；若检测结果可信，则将该子频段不可用的判决结果Gi＝1发送给路边单元，否则，自动丢弃该数据；当Ci<Vth0时，判定为不存在主用户信号，此时检测结果为可用；随后该认知用户计算检测结果为可用时的信任度，并以此来判断该检测结果是否可信；若检测结果可信，则将该子频段可用的判决结果Gi＝0发送给路边单元，否则，自动丢弃该数据；当Vth0≤Ci≤Vth1时，不确定是否含有主用户信号，此时直接将感知能量Ci发送到路边单元；路边单元利用信噪比加权因子和距离加权因子将接收到的认知用户的感知能量Ci进行加权计算，并利用加权准则得出判决结果B；即当时，判决结果B＝0；当时，判决结果B＝1；步骤3.4.路边单元将所有认知用户的判决结果利用或准则做出各个子频段的最终判决结果：即当时，该子频段不可用；否则，该子频段可用；其中，U为所有接收到广播的认知用户个数，Y为感知能量Ci在Vth0和Vth1之外的认知用户个数，U-Y为感知能量Ci在Vth0和Vth1之间的认知用户个数，wi为第i个认知用户的权重因子。3.根据权利要求2所述的具有认知功能的车载通信方法，其特征是，步骤3.3中，判断检测结果是否可信的过程如下：步骤3.3.1.计算感知能量Ci的估计均值和估计方差；步骤3.3.2.设定均值的置信区间和方差的置信区间；步骤3.3.3.若估计均值在均值的置信区间内，并且估计方差在方差的置信区间内，则在检测结果为可用时，计算检测结果为可用时的信任参数t0，若符合-ε≤t0≤ε，则说明检测结果可信，否则说明检测结果不可信；其中ε为修正因子；在检测结果为不可用时，计算检测结果为不可用时的信任参数t1，若符合t1>>ε，则说明检测结果可信，否则说明检测结果不可信；其中ε为修正因子；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海林，张玉冰，黄国庆，莫秋椿，沈正源，陈孝敬，马得森，金晓晴，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45