一種基于雙門限能量檢測的協作頻譜感知方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及軟件無線電信息傳輸技術領域，尤其涉及一種基于雙門限能量檢測的 協作頻譜感知方法。
【背景技術】
[0002] 移動通信技術的發展為生活帶來方便的同時，多種通信體制并存、各種標準層出 不窮對實現地域的漫游以及通信系統的兼容和繼承造成了困難，以硬件為主的傳統通信體 制難于適應這種局面，這些新標準由于射頻載波頻率和調制方式不同而限制了各種設備的 互通和兼容，造成了資金浪費和重復投入，這就需要一種多模式的移動終端來同時兼容現 有和未來的多種通信制式。軟件無線電（SDR)的思想能夠從根本上解決這些問題。軟件無 線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件平臺為依托，通過軟件編程來實現無線 電臺的各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺設計方法中解放出來。功能的軟件化實現勢 必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其是減少模擬環節，把數字化處理（A/D和 D/A變換）盡量靠近天線。軟件無線電強調體系結構的開放性和全面可編程性，通過軟件的 更新改變硬件的配置結構，實現新的功能。軟件無線電采用標準的、高性能的開放式總線結 構，以利于硬件模塊的不斷升級和擴展。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是針對【背景技術】中所涉及的缺陷，提供一種基于雙門 限能量檢測的協作頻譜感知方法，將傳統的通信在通用硬件平臺USRPN200上通過軟件編 程來實現，可檢測不同頻段是否空閑，還可根據不同的通信環境設置頻譜感知雙門限判決 中的判決門限。
[0004] 本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[0005] 一種基于雙門限能量檢測的協作頻譜感知方法，包含以下步驟：
[0006]步驟1)，感知用戶感知數據；
[0007]步驟2)，將感知數據的統計量分別與預設的第一門限閾值、第二門限閾值比較，所 述第一門限閾值大于第二門限閾值；
[0008]步驟3)，如果感知數據的統計量大于預設的第一門限閾值，判定該頻段非空閑，感 知用戶發送Presence到數據中心；
[0009] 步驟4)，如果感知數據的統計量小于預設的第二門限閾值，判定該頻段空閑，感 知用戶發送Absence到數據中心；
[0010] 步驟5)，如果感知數據的統計量小于等于預設的第一門限閾值且大于等于預設的 第二門限閾值，則將感知數據的統計量及信噪比將被打包發送至數據中心；
[0011] 步驟6)，數據中心將存儲接收到的各感知用戶的統計量及信噪比；
[0012] 步驟7)，若數據中心接收到任何一個Presence，貝Ij直接判決指定頻段非空閑；
[0013] 步驟8)，若數據中心沒有接收到任何一個Presence;
[0014] 步驟8.I)，讀取感知用戶的統計量及信噪比；
[0015] 步驟8. 2)，采用最大比合并準則，根據各感知用戶的信噪比求得其對應統計量的 加權系數，進而計算出合并后的統計量；
[0016] 步驟8. 3)，根據感知用戶的噪聲不確定度和信噪比、計算出基于最小誤差概率準 則下的最優門限；
[0017] 步驟8. 4)，若合并后的統計量大于最優門限，則數據中心判定該頻段非空閑，否則 判定該頻段空閑。
[0018] 作為本發明一種基于雙門限能量檢測的協作頻譜感知方法進一步的優化方案，所 有感知用戶和數據中心均處在一個局域網內，感知用戶根據數據中心的IP地址及端口號 創建TCP/IP的套接字以實現信息傳輸。
[0019] 作為本發明一種基于雙門限能量檢測的協作頻譜感知方法進一步的優化方案，步 驟6)中數據中心通過將接收到的各感知用戶的統計量及信噪比寫入txt文件中實現對各 感知用戶的統計量及信噪比的存儲。
[0020] 作為本發明一種基于雙門限能量檢測的協作頻譜感知方法進一步的優化方案，步 驟8. 1)中采用正則表達式對txt文件中的數據進行匹配讀取。
[0021] 作為本發明一種基于雙門限能量檢測的協作頻譜感知方法進一步的優化方案，步 驟8. 1)中采用Python中正則表達式模塊re的search操作對txt文件中的數據進行匹配 讀取。
[0022] 本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
[0023] 1.對傳統的雙門限能量檢測的協作頻譜感知算法中的軟判決部分進行改進，采用 最大比合并準則，性能接近最優；
[0024] 2.軟判決門限采用基于最小誤差概率準則下的最優門限，有效的提高了系統的檢 測性能。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本地雙門限判決示意圖；
[0026] 圖2是改進算法與原有算法在感知用戶數N= 6時的理論系統性能曲線；
[0027] 圖3是改進算法在不同感知用戶數時的理論系統性能曲線；
[0028] 圖4是改進算法與原有算法在USRP上的系統性能曲線；
[0029] 圖5是USRP終端檢測指定頻段能量流程圖；
[0030] 圖6是雙門限判決頻譜感知流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：
[0032] 本發明公開了一種基于雙門限能量檢測的協作頻譜感知方法，包含以下步驟：
[0033] 步驟1)，感知用戶感知數據；
[0034] 步驟2)，將感知數據的統計量分別與預設的第一門限閾值、第二門限閾值比較，所 述第一門限閾值大于第二門限閾值；
[0035]步驟3)，如果感知數據的統計量大于預設的第一門限閾值，判定該頻段非空閑，感 知用戶發送Presence到數據中心；
[0036] 步驟4)，如果感知數據的統計量小于預設的第二門限閾值，判定該頻段空閑，感 知用戶發送Absence到數據中心；
[0037] 步驟5)，如果感知數據的統計量小于等于預設的第一門限閾值且大于等于預設的 第二門限閾值，則將感知數據的統計量及信噪比將被打包發送至數據中心；
[0038] 步驟6)，數據中心將存儲接收到的各感知用戶的統計量及信噪比；
[0039]步驟7)，若數據中心接收到任何一個Presence，貝Ij直接判決指定頻段非空閑；
[0040]步驟8)，若數據中心沒有接收到任何一個Presence ;
[0041]步驟8. 1)，讀取各個感知用戶的統計量及信噪比；
[0042] 步驟8. 2)，采用最大比合并準則，根據各感知用戶的信噪比求得其對應統計量的 加權系數，進而計算出合并后的統計量；
[0043] 步驟8. 3)，根據感知用戶的噪聲不確定度和信噪比、計算出基于最小誤差概率準 則下的最優門限；
[0044] 步驟8. 4)，若統計量的加權系數大于最優門限，則數據中心判定該頻段非空閑，否 則判定該頻段空閑。
[0045] 下面舉例說明，采用Ubuntul2. 04,GNURadio版本為3. 6. 3,UHD版本為 003. 005. 002。檢測頻段為408M-411M，感知用戶數N= 6。
[0046] 1本地檢測及判決
[0047] GNU Radio各版本均有源碼usrp_spectrum_sense. py可實現對一定頻段的頻譜 進行基