基于自適應檢測長度的雙門限能量感知方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種基于自適應檢測長度的雙口限能量感知方法和系統，屬于無線通 信技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著無線通信技術的迅速發展，有限的無線頻譜資源已成為制約通信技術發展的 主要因素之一。傳統的靜態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的用戶接入特定頻段。該種分配方式實現簡單、易于管理，能夠 最大程度地減小系統之間的干擾。然而，據研究統計表明大部分授權頻段的頻譜利用率低， 與此同時，少數授權頻段出現超負荷狀態，如；移動通信頻段。頻譜利用狀態嚴重不平衡。 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注的 首要問題。
[0003] 認知無線電技術采用動態頻譜分配方式，在不影響授權用戶正常通信的前提下， 允許非授權用戶機會式地接入授權頻段，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鍵技術之一，能夠快速、準確地檢測到空閑頻段。常見的頻譜感知 技術有：匹配濾波器檢測、能量檢測、循環平穩檢測、特征值檢測等。
[0004] 其中，能量檢測因其實現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設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開銷的增加。此外，能 量檢測最大的缺點在于不能有效地區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，但傳統的雙口限能量檢測存在固有的感知失敗問題。而本發明能夠很好地解 決上面的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明目的在于針對基于雙口限克服噪聲不確定性的優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檢測長度的雙 口限能量感知方法，該方法首先根據噪聲不確定性大小設置上下判決口限。當檢測統計量 位于雙口限之外時直接判決，否則增加采樣數并再次比較，直到得出判決結果或采樣數達 到上限。同時，本發明為了盡量減小由于采樣數增加帶來的系統能量開銷的增加，提出了系 統能量開銷與吞吐量折中的采樣數上限。
[0006] 本發明解決其技術問題所采取的技術方案是；一種基于自適應檢測長度的雙口限 能量感知方法，該方法采用傳統的二元假設模型，H。表示頻譜空閑；Hi表示頻譜繁忙。本發 明的信道噪聲為加性高斯白噪聲，忽略信道選擇性衰落、陰影和多徑效應等影響因素。
[0007] 方法流程：
[000引步驟1 ;認知用戶接收授權信道上的信號，并W最小奈奎斯特采樣率進行采樣，計 算能量統計值Y。
[0009] 步驟2 ;根據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p 設定雙口限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信道，判決結果為Hi;若Y'<A1，則表明主用戶未使用授權信道， 判決結果為H。;若Ai《YAh,轉至上述步驟4。
[ocm] 步驟4;W最小化系統開銷為目標，W目標虛警概率和最小系統吞吐量為約束條 件，計算系統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] 本發明所述方法根據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 根據噪聲不確定度大小設定雙口限。
[0013] 本發明所述方法是根據判決結果自適應地增加檢測長度，在提高檢測性能的同 時，盡可能地減小實際檢測長度。
[0014] 本發明所述方法是W最小化系統開銷為目標，W目標虛警概率和最小系統吞吐量 為約束條件，給出了基于系統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，減少系統開銷的增加。
[0015] 本發明所述方法應用于無線通信技術領域。
[0016] 本發明還提供了一種基于自適應檢測長度的雙口限能量感知系統，該系統包括： 主用戶、認知用戶和融合中屯、；
[0017] 本發明所述的主用戶是認知無線電系統感知頻段內的授權用戶，即感知對象，在 授權頻段內具有一定的無線收發功能；
[001引本發明所述的認知用戶（Secondary化er,SU)是認知無線電系統中感知授權頻的 獨立節點，即實施感知的具體節點，在特定頻段內具有無線收發功能；
[0019] 本發明所述的融合中屯、（PusionCenter,FC)是認知無線電系統中接收認知節點 本地感知數據的設備，在特定頻段內具有無線收發功能，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頻段進行無線通信。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、本發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、本發明結合雙口限檢測機制，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為本發明的認知無線電系統框圖。
[0024] 圖2為本發明的能量檢測原理框圖。
[0025] 圖3為本發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合說明書附圖對本發明創造作進一步的詳細說明。
[0027] 如圖1所示，本發明提供了一種基于自適應檢測長度的雙口限能量感知系統，該 系統包括；主用戶、認知用戶和融合中屯、；
[002引本發明所述的主用戶是認知無線電系統感知頻段內的授權用戶，即感知對象，在 授權頻段內具有一定的無線收發功能；
[0029] 本發明所述的認知用戶（Secondary化er,SU)是認知無線電系統中感知授權頻的 獨立節點，即實施感知的具體節點，在特定頻段內具有無線收發功能；
[0030] 本發明所述的融合中屯、（pusionCenter,FC)是認知無線電系統中接收認知節點 本地感知數據的設備，在特定頻段內具有無線收發功能，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頻段進行無線通信。
[0031] 本發明系統的認知用戶對主用戶信號進行檢測，并將檢測結果發送給融合中屯、。 融合中屯、對主用戶狀態做出判決；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據傳輸。
[0032] 其