【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信领域，特别是涉及一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法。
技术介绍
1、频谱资源是重要亦匮乏的战略性资源。近年来，随着经济的发展，社会的不断进步，尤无线设备的数量爆发性增长，用户服务也在不断拓展，这些新技术、新业务的不断涌现，使得高速率和高质量的无线数据业务需求与趋于饱和的频谱资源之间的矛盾日益突出，频谱赤字日益严峻。因此，更好的实现未来无线通信需要我们更加合理利用稀缺的频率资源。
2、然而，传统的频谱分配策略是由官方固定分配给不同的无线通信网络，授权频段在特定区域只能被特定的授权用户使用。据联邦通信委员会的调查研究表明，在大部分时间和地区，授权频段的频谱利用率普遍在15％到85％的范围内，导致紧缺的频谱资源利用率低下。为了提高频谱利用率，josephmitola博士提出了认知无线电的概念，其基本出发点使无线通信设备具有发现频谱空穴并合理利用的能力，提高频谱利用率。对某一地点某个时段的某个频段的频谱空穴检测即认知无线电中的频谱感知技术，是认知无线电活动的基础与保障。
3、伴随宽带无线数字通信的激增，已划分的频段逐渐被挤入的新业务占据，频谱资源竞争激烈。尤其在立体区域空间，静态的、一维的频谱观念，“指令与控制”式的单一频谱管理模式已经无法应对新型无线电技术的挑战。由于频谱感知的主要目的是发现主用户的空闲频谱，而主用户的信号传输有时在多个维度进行，为了发现更多的空闲频谱，提高从用户接入主用户频谱的机会，所以除了频率维度，其他维度的信号检测也同样重要。各类无线电业务使用频段的闲忙程度不同，
4、在复杂电磁环境下，需要用频系统/节点对有限的、不连续的时空频多维频谱信息进行监测、分析，形成复杂电磁环境的立体空闲频谱状态信息，为高效的频谱管控提供依据。另一方面，多维的频谱感知方法必然带来计算与处理的复杂度，影响频谱感知的效率。如何平衡多维度频谱空闲机会挖掘与频谱快速感知，是频谱多维高效感知亟需解决的一个问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对多维频谱感知带来感知时间长的问题，提出一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，寻求多维度频谱空闲机会挖掘与频谱快速感知之间的平衡，实现立体空间的高效频谱感知，提升复杂电磁环境的频谱利用率。
2、本专利技术采用的技术方案为：
3、一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，包括以下步骤：
4、s1，对于认知节点感知的设定时间段内的频谱数据，针对第一维度启动一级感知，如果一级感知结果满足网络或节点的感知需求，则记录一级感知结果，感知结束；如果一级感知结果不能满足网络或节点的感知需求，则执行s2；
5、s2，针对第二维度启动二级感知，如果二级感知结果满足网络或节点的感知需求，则记录二级感知结果，感知结束；如果二级感知结果不能满足网络或节点的感知需求，则执行s3；
6、s3，针对第三维度启动三级感知，记录三级感知结果。
7、进一步的，所述第一维度、第二维度和第三维度分别对应为频率维度、空间维度和角度维度；所述一级感知、二级感知和三级感知分别对应为空闲频谱感知、空间地理位置感知和波达方向信息感知。
8、进一步的，s1具体过程为：
9、对于认知节点感知的设定时间段内的频谱数据，针对频率维度，基于能量检测、特征检测以及匹配滤波的频谱检测方法进行空闲频谱感知，或基于机器学习的方法进行空闲频谱感知，得到感知结果，包括时间信息以及占用或空闲的频谱信息，判断空闲的频谱信息是否满足认知节点的资源需求或已达到认知节点的最高感知级别，如果是，则感知结束记录感知结果，否则执行s2。
10、进一步的，判断空闲的频谱信息是否满足认知节点的资源需求，具体过程为：
11、将认知节点的资源需求分成高、中和低三个量化等级，认知节点根据相同的量化规则判断检测到空闲频谱资源是否达到所述资源需求等级。
12、进一步的，判断空闲的频谱信息是否已达到认知节点的最高感知级别，具体过程为：
13、根据电磁感知环境对感知维度需求的程度参数、感知时间指标参数和加权因子因素，确定认知节点支持的最高感知级别；最高感知级别包括一级感知级别、二级感知级别和三级感知级别；一级感知级别为认知节点支持一级感知，二级感知级别为认知节点支持一级感知和二级感知，三级感知级别为认知节点支持一级感知、二级感知和三级感知。
14、进一步的，s2具体过程为：
15、针对空间维度，利用信噪比、认知节点和对应的通信区域的位置以及主用户通信的保护区域，判断当前频谱资源在认知节点所在区域是否可用，如果认知节点处的信噪比小于设定阈值，且认知节点的通信区域位于主用户通信的保护区域外，则当前感知的频段能为认知节点使用，否则，不能为认知节点使用。
16、进一步的，判断认知节点的通信区域位于主用户通信的保护区域外，具体过程为：
17、基于定位方法，获得认知节点及对应通信区域的空间地理位置信息，判断认知节点的通信区域是否在主用户通信保护区域之外。
18、进一步的，步骤s3具体过程为：
19、针对角度维度，通过参数估计获得信号的波达方向参数信息，计算在不干扰主用户通信前提下，当前频谱资源在当前空间地理位置上可使用的波束方向信息。
20、本专利技术相比现有技术的优点为：
21、本专利技术提出一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，在兼顾频谱快速感知的基础上，按需挖掘多维空闲频谱机会，提升了复杂电磁环境的频谱利用率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，所述第一维度、第二维度和第三维度分别对应为频率维度、空间维度和角度维度；所述一级感知、二级感知和三级感知分别对应为空闲频谱感知、空间地理位置感知和波达方向信息感知。
3.根据权利要求2所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，S1具体过程为：
4.根据权利要求3所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，判断空闲的频谱信息是否满足认知节点的资源需求，具体过程为：
5.根据权利要求3所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，判断空闲的频谱信息是否已达到认知节点的最高感知级别，具体过程为：
6.根据权利要求2所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，S2具体过程为：
7.根据权利要求6所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，判断认知节点的通信区域位于主用户通信的保护区域外，具体过程为：p>
8.根据权利要求2所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，步骤S3具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，所述第一维度、第二维度和第三维度分别对应为频率维度、空间维度和角度维度；所述一级感知、二级感知和三级感知分别对应为空闲频谱感知、空间地理位置感知和波达方向信息感知。
3.根据权利要求2所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，s1具体过程为：
4.根据权利要求3所述的一种复杂电磁环境下多维多级频谱感知方法，其特征在于，判断空闲的频谱信息是否满足认知...
【专利技术属性】
技术研发人员：田金凤，王鹏，袁宏伟，肖永伟，张文志，邵延峰，秦川，张林炼，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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