基于自適應(yīng)檢測長度的雙門限能量感知方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于自適應(yīng)檢測長度的雙口限能量感知方法和系統(tǒng)，屬于無線通 信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，有限的無線頻譜資源已成為制約通信技術(shù)發(fā)展的 主要因素之一。傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜分配方式將可用的頻譜資源固定地、非重疊地劃分為多個 頻段，并且只允許獲得授權(quán)的用戶接入特定頻段。該種分配方式實現(xiàn)簡單、易于管理，能夠 最大程度地減小系統(tǒng)之間的干擾。然而，據(jù)研究統(tǒng)計表明大部分授權(quán)頻段的頻譜利用率低， 與此同時，少數(shù)授權(quán)頻段出現(xiàn)超負荷狀態(tài)，如；移動通信頻段。頻譜利用狀態(tài)嚴重不平衡。 鑒于此，如何充分有效地利用有限的頻譜資源，提高無線頻譜資源利用率成為人們關(guān)注的 首要問題。
[0003] 認知無線電技術(shù)采用動態(tài)頻譜分配方式，在不影響授權(quán)用戶正常通信的前提下， 允許非授權(quán)用戶機會式地接入授權(quán)頻段，從而很大程度上提高了無線頻譜的利用率。頻譜 感知作為認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)之一，能夠快速、準確地檢測到空閑頻段。常見的頻譜感知 技術(shù)有：匹配濾波器檢測、能量檢測、循環(huán)平穩(wěn)檢測、特征值檢測等。
[0004] 其中，能量檢測因其實現(xiàn)簡單和不需要任何主用戶先驗知識，是目前最常用的頻 譜感知方法，它通過比較接收到的信號能量與預(yù)設(shè)口限來判斷檢測頻段是否空閑。通過增 加檢測長度可W提高能量檢測性能，然而檢測長度的增加會帶來系統(tǒng)開銷的增加。此外，能 量檢測最大的缺點在于不能有效地區(qū)分主用戶信號與噪聲信號，因此，其檢測性能受噪聲 不確定性的影響十分嚴重。目前，針對噪聲不確定性問題的最簡單有效的方法是采用雙口 限檢測機制，但傳統(tǒng)的雙口限能量檢測存在固有的感知失敗問題。而本發(fā)明能夠很好地解 決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于針對基于雙口限克服噪聲不確定性的優(yōu)越性和存在感知失敗的 固有缺點，W及檢測長度對檢測性能影響較大問題，提出了一種基于自適應(yīng)檢測長度的雙 口限能量感知方法，該方法首先根據(jù)噪聲不確定性大小設(shè)置上下判決口限。當檢測統(tǒng)計量 位于雙口限之外時直接判決，否則增加采樣數(shù)并再次比較，直到得出判決結(jié)果或采樣數(shù)達 到上限。同時，本發(fā)明為了盡量減小由于采樣數(shù)增加帶來的系統(tǒng)能量開銷的增加，提出了系 統(tǒng)能量開銷與吞吐量折中的采樣數(shù)上限。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是；一種基于自適應(yīng)檢測長度的雙口限 能量感知方法，該方法采用傳統(tǒng)的二元假設(shè)模型，H。表示頻譜空閑；Hi表示頻譜繁忙。本發(fā) 明的信道噪聲為加性高斯白噪聲，忽略信道選擇性衰落、陰影和多徑效應(yīng)等影響因素。
[0007] 方法流程：
[000引步驟1 ;認知用戶接收授權(quán)信道上的信號，并W最小奈奎斯特采樣率進行采樣，計 算能量統(tǒng)計值Y。
[0009] 步驟2 ;根據(jù)接收信號的最大和最小值之比估計噪聲不確定度大小p，并根據(jù)p 設(shè)定雙口限Ah、Ai，其中Ah>入1
[0010] 步驟3;首先采用固定檢測長度的雙口限能量檢測算法，Y' =Y。若Y'>Ah,則 表明主用戶正在使用授權(quán)信道，判決結(jié)果為Hi;若Y'<A1，則表明主用戶未使用授權(quán)信道， 判決結(jié)果為H。;若Ai《YAh,轉(zhuǎn)至上述步驟4。
[ocm] 步驟4;W最小化系統(tǒng)開銷為目標，W目標虛警概率和最小系統(tǒng)吞吐量為約束條 件，計算系統(tǒng)開銷與吞吐量折中的檢測長度上限Nt。如果檢測長度n<Nt，則增加檢測長 度，n=n+1，轉(zhuǎn)到步驟3 ;否則感知失敗，判決為/^，并立即啟動下一輪感知。
[0012] 本發(fā)明所述方法根據(jù)接收信號的最大值和最小值之比估計噪聲不確定度大小，并 根據(jù)噪聲不確定度大小設(shè)定雙口限。
[0013] 本發(fā)明所述方法是根據(jù)判決結(jié)果自適應(yīng)地增加檢測長度，在提高檢測性能的同 時，盡可能地減小實際檢測長度。
[0014] 本發(fā)明所述方法是W最小化系統(tǒng)開銷為目標，W目標虛警概率和最小系統(tǒng)吞吐量 為約束條件，給出了基于系統(tǒng)開銷與吞吐量折中的檢測長度上限，在利用增加檢測長度的 方法提高檢測性能的同時，減少系統(tǒng)開銷的增加。
[0015] 本發(fā)明所述方法應(yīng)用于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種基于自適應(yīng)檢測長度的雙口限能量感知系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括： 主用戶、認知用戶和融合中屯、；
[0017] 本發(fā)明所述的主用戶是認知無線電系統(tǒng)感知頻段內(nèi)的授權(quán)用戶，即感知對象，在 授權(quán)頻段內(nèi)具有一定的無線收發(fā)功能；
[001引本發(fā)明所述的認知用戶（Secondary化er,SU)是認知無線電系統(tǒng)中感知授權(quán)頻的 獨立節(jié)點，即實施感知的具體節(jié)點，在特定頻段內(nèi)具有無線收發(fā)功能；
[0019] 本發(fā)明所述的融合中屯、（PusionCenter,FC)是認知無線電系統(tǒng)中接收認知節(jié)點 本地感知數(shù)據(jù)的設(shè)備，在特定頻段內(nèi)具有無線收發(fā)功能，且具有一定的計算和融合能力；各 模塊之間可通過特定的控制頻段或空閑的授權(quán)頻段進行無線通信。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、本發(fā)明能夠很好地解決能量檢測的問題，提高了能量的檢測性能。
[0022] 2、本發(fā)明結(jié)合雙口限檢測機制，很好地解決了噪聲的不確定性影響的問題。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的認知無線電系統(tǒng)框圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明的能量檢測原理框圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步的詳細說明。
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于自適應(yīng)檢測長度的雙口限能量感知系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括；主用戶、認知用戶和融合中屯、；
[002引本發(fā)明所述的主用戶是認知無線電系統(tǒng)感知頻段內(nèi)的授權(quán)用戶，即感知對象，在 授權(quán)頻段內(nèi)具有一定的無線收發(fā)功能；
[0029] 本發(fā)明所述的認知用戶（Secondary化er,SU)是認知無線電系統(tǒng)中感知授權(quán)頻的 獨立節(jié)點，即實施感知的具體節(jié)點，在特定頻段內(nèi)具有無線收發(fā)功能；
[0030] 本發(fā)明所述的融合中屯、（pusionCenter,FC)是認知無線電系統(tǒng)中接收認知節(jié)點 本地感知數(shù)據(jù)的設(shè)備，在特定頻段內(nèi)具有無線收發(fā)功能，且具有一定的計算和融合能力；各 模塊之間可通過特定的控制頻段或空閑的授權(quán)頻段進行無線通信。
[0031] 本發(fā)明系統(tǒng)的認知用戶對主用戶信號進行檢測，并將檢測結(jié)果發(fā)送給融合中屯、。 融合中屯、對主用戶狀態(tài)做出判決；如果主用戶信號存在，則認知用戶需立刻讓出頻譜資源 W避免對主用戶通信造成有害干擾；否則認知用戶可W使用頻譜資源進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0032] 其