星地融合网络中基于三维频谱感知的空时频谱机会检测

doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2022044

天地一体化信息网络 ›› 2022, Vol. 3 ›› Issue (4): 67-74.doi: 10.11959/j.issn.2096-8930.2022044

所属专题：面向星地融合的信息传输技术

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星地融合网络中基于三维频谱感知的空时频谱机会检测

杨宁, 郭道省

陆军工程大学通信工程学院，江苏南京 210007

修回日期:2022-11-01 出版日期:2022-12-20 发布日期:2022-12-01
作者简介:杨宁（1995-），男，陆军工程大学博士生，主要研究方向为卫星通信、空天地一体化网络、无人机通信、区块链等
郭道省（1973-），男，博士，陆军工程大学教授，主要研究方向为卫星通信、通信抗干扰、空天地一体化网络、物理层安全、无人机通信等
基金资助:
江苏省自然科学基金资助项目(BK20191328)

Detection of 3D Spatial-Temporal Spectrum Opportunity in Satellite-Terrestrial Integrated Network

Ning YANG, Daoxing GUO

College of Communications Engineering, Army Engineering University, Nanjing 210007, China

Revised:2022-11-01 Online:2022-12-20 Published:2022-12-01
Supported by:
The Jiangsu Provincial Natural Science Foundation of China(BK20191328)

摘要/Abstract

摘要：

研究星地融合网络下行链路频谱共享场景中三维频谱机会检测。首先，定义星地融合网络的三维时空频谱机会，并将机会在空间域进一步划分为主要用户通信区域、通信保护带和自由接入区域；然后，基于所提出的三维机会模型，分别推导出用户级和网络级检测概率和虚警概率的闭合表达式。为了进一步利用空间频谱机会，通过三维频谱感知确定认知用户的功率控制方案，即干扰约束。仿真结果表明，所提出的功率控制方案可以实现对三维频谱机会的检测。

关键词: 频谱感知, 卫星通信, 数据融合, 协作感知

Abstract:

The detection of 3D spectrum opportunities in the downlink sharing scenario in satellite-terrestrial integrated networks was investigated.First, defined the 3D space-time spectrum opportunities in the satellite-terrestrial integrated networks, and further divided the opportunities into three areas in the spatial domain: the communication area of primary user, the communication protection belt, and the free access area.Then, based on the proposed 3D opportunity model, derived the closed expressions of the detection and false alarm probability at the user-level and the network-level, respectively.In order to further utilized the spatial spectrum opportunity, a power control scheme of the cognitive user was determined through 3D spectrum sensing, i.e., interference constraint (IC).The simulation results demonstrated that the proposed power control scheme could realized the detection of 3D spectrum opportunity.

Key words: spectrum sensing, satellite communication, data fusion, cooperative sensing

中图分类号:

TP927

杨宁, 郭道省. 星地融合网络中基于三维频谱感知的空时频谱机会检测[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(4): 67-74.

Ning YANG, Daoxing GUO. Detection of 3D Spatial-Temporal Spectrum Opportunity in Satellite-Terrestrial Integrated Network[J]. Space-Integrated-Ground Information Networks, 2022, 3(4): 67-74.

图/表 9

图1

图2

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表1

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参考文献 12

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符号	物理意义	值
T	感知周期	100 ms
P₁	卫星信号存在的概率	0.9
I_th	干扰门限	-120 dBm
c	光速	3×10⁸m/s
τ	时域感知窗口参数	2.5
θ	空域感知窗口参数	0.002
f_c	中心频率	18.48 GHz

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Detection of 3D Spatial-Temporal Spectrum Opportunity in Satellite-Terrestrial Integrated Network

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