[發明專利]聯合頻譜檢測方法以及聯合頻譜感知裝置、頻譜檢測系統

有效

• 申請號: 201110230876.1
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102244548A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 戴道瀚;潘小鋒;楊松;劉皓;李少謙
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04W24/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 李明光

技術領域

本發明屬于通信技術，特別涉及認知無線電系統中空閑頻譜探測技術。

背景技術

認知無線電系統是一個智能無線通信系統。它能夠感知外界環境，并使用人工智能技術從環境中學習，通過實時改變某些操作參數(比如傳輸功率、載波頻率和調制技術等)，使其內部狀態適應接收到的無線信號的統計性變化，以達到任何時間任何地點的高度可靠通信以及對頻譜資源的有效利用。

認知無線電得以實現的一個重要前提是要具有頻譜感知能力。通過對周圍環境進行頻譜檢測，查找能夠用來進行認知無線電系統業務通信的空閑頻譜。同時，為了不對主用戶造成干擾，認知用戶在利用空閑頻譜進行通信的過程中，需要能夠快速的感知到主用戶的再次出現，及時進行頻譜切換，騰出信道給主用戶使用，或者繼續使用原來的頻段。

在認知無線電系統中，傳統的單節點頻譜感知算法有匹配濾波，能量檢測，基于信號相關性和循環平穩等特征的檢測方法。匹配濾波因需要信號的先驗信息，在實際的系統運用將受到限制，得不到廣泛運用。能量檢測在認知無線電系統的實現時簡單快速，但不能很好的抵抗噪聲干擾，會產生較大的虛警概率。基于信號相關性和循環平穩特性的檢測算法雖具有較高的靈敏度，它們利用了信號采樣點的相關性和信號本身具有循環平穩特性，這些噪聲不具有的特征，從而可以在較低的信噪比下，完成空閑頻譜的準確探測。

在現有的頻譜檢測中，單一的頻譜感知算法并不能同時取得復雜度的降低和較高的性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種在認知無線電系統中實現頻譜檢測簡單快速且性能較高的方法以及實現該方法聯合頻譜感知裝置、頻譜檢測系統。

本發明為解決上述問題所采用的技術方案是，一種聯合頻譜檢測方法，其特征在于，包括：先利用能量檢測算法對待測頻道進行粗測，當粗測到信道被占用時，頻譜檢測結束；當粗測到信道未被占用時，再利用相關性檢測算法進行精測。

本發明以運算簡單的能量檢測為基礎，充分利用信號的相關特性，完成空閑頻譜的探測工作，能在很短的時間內完成檢測，且檢測的有效性高，同時兼顧檢測的速度和性能。

具體步驟如下：

數據采集步驟：確定待檢測頻道，將待檢測頻道的頻帶下變頻后進行采樣存儲；

預處理步驟：確定采樣點數N_s、滑動相關的長度L、相關檢測門限γ、能量門限Th_Energy；

粗測步驟：計算頻道內信號能量P₀，比較頻道內信號能量P₀與預設的能量門限Th_Energy，當頻道內信號能量P₀大于等于能量門限Th_Energy時，則判斷頻道內有信號存在，當前頻道的頻譜檢測結束，返回數據采集步驟；當頻道內信號能量P₀小于預設門限Th_Energy時，進入精測步驟；

精測步驟：計算頻道內的最終相關統計量X，比較最終相關統計量X與相關檢測門限γ，若最終相關統計量X大于等于相關檢測門限γ，則判斷頻道內有信號存在，當前頻道的頻譜檢測結束，返回數據采集步驟；若最終相關統計量X小于相關檢測門限γ，則判斷頻道內無信號存在，當前頻道的頻譜檢測結束，返回數據采集步驟。

具體的，通過對頻道內所有采樣點對應的幅值直接取模相加，或者通過對頻道內所有采樣點對應的幅值進行平方后相加得到頻道內信號能量P₀。

具體的，所述精測步驟中，通過如下方法計算最終相關統計量X：

先通過L-1次滑動相關計算得到采樣協方差矩陣R(N_s)；