[實用新型]一種頻譜感知裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420444468.5
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN204014077U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 肖海林;劉彩麗;王成旭;賀棟梁;胡立坤;許旻;閆坤
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04B17/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本實用新型屬于通信技術領域，具體涉及一種頻譜感知裝置。

背景技術

隨著無線通信的快速發(fā)展，人們對無線業(yè)務的需求也不斷增長。然而有限的頻譜和低效固定的頻譜分配政策導致了頻譜資源的日益匱乏，頻譜資源的稀缺成為了制約無線通信技術發(fā)展的瓶頸之一。從目前頻譜利用率來看，相當多的授權頻段都未被使用，造成了所謂的“頻譜空洞”。一種智能的無線通信技術——認知無線電頻譜感知技術應運而生。認知無線電頻譜感知技術通過實時監(jiān)測目標頻段，在對主用戶不造成任何干擾的前提下，允許認知用戶“伺機”使用空閑頻段。若一旦出現(xiàn)主用戶重新使用該頻段，認知用戶則及時退出。頻譜感知技術是認知無線電中的關鍵技術之一，如何快速和準確地檢測出空閑頻段是頻譜感知所需解決的關鍵技術問題。

能量檢測法是目前使用最廣泛的頻譜感知方法，無需知曉知主用戶信號的任何先驗知識，其實時性好，方法簡單而易于實現(xiàn)，但受噪聲不確定性影響大，具有信噪比墻情況。信噪比墻成為了限制能量檢測性能的瓶頸，而頻域譜熵檢測能夠有效解決這一問題。

頻域譜熵檢測法應用于認知無線電頻譜感知技術是一個新的研究命題。其根本在于目前頻譜感知技術中普遍存在的系統(tǒng)噪聲不確定性測度或者復雜性測度需求。當頻譜占用時，接收信號由背景噪聲和主用戶信號組成，其譜熵值要遠小于只存在背景噪聲(頻譜空閑)的譜熵值。因此，利用主用戶信號的有無兩種情況下譜熵值之間的差異，無需噪聲功率，可以檢測到主用戶是否存在。且其檢測準確度高，具有高的魯棒性，無需知曉主用戶信號的任何先驗知識。但頻域譜熵檢測法，增加了快速傅里葉變換和譜熵估計。相對于時域能量檢測來說，數(shù)據(jù)處理量較大，硬件復雜度較高。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種頻譜感知裝置，其具有檢測準確度高和檢測時秏低的特點。

為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種頻譜感知裝置，主要由頻段池存儲器、射頻前端、A/D轉換模塊、時域能量檢測模塊、頻域譜熵檢測模塊、能量值比較器、時域雙門限判決模塊、頻域門限判決模塊、能量池存儲器和譜熵池存儲器組成；其中頻段池存儲器的輸出端經(jīng)射頻前端與A/D轉換模塊的輸入端相連，A/D轉換模塊的輸出端分為兩路，其中一路連接時域能量檢測模塊的輸入端，另一路連接頻域譜熵檢測模塊的輸入端；時域能量檢測模塊的輸出端經(jīng)能量值比較器連接時域雙門限判決模塊的輸入端；能量值比較器的輸出端分為兩路，其中一路與時域雙門限判決模塊的輸入端相連，另一路與頻域譜熵檢測模塊的輸入端相連；頻域譜熵檢測模塊的輸出端與頻域門限判決模塊的輸入端相連；時域雙門限判決模塊的輸出端分為兩路，其中一路連接能量池存儲器的輸入端，另一路與頻段池存儲器的輸入端相連；頻域門限判決模塊的輸出端分為兩路，其中一路與譜熵池存儲器的輸入端相連，另一路與頻段池存儲器的輸入端相連。

上述頻譜感知裝置還進一步包括雙門限自適應調整模塊和計數(shù)器；能量值比較器的又一輸出端經(jīng)計數(shù)器與雙門限自適應調整模塊的輸入端相連；雙門限自適應調整模塊的輸出端連接能量值比較器的輸入端。

上述頻譜感知裝置中，所述自適應雙門限調整模塊包括比較器、加或減法器、乘法器和除法器。其中比較器的輸入端連接計數(shù)器的輸出端，比較器的輸出端與加或減法器的輸入端相連，加或減法器的輸出端分為兩路，其中一路與乘法器相連，另一路與除法器的輸入端相連；乘法器輸出時域高門限值，時域低門限值由除法器的輸出端輸出。

上述頻譜感知裝置中，所述時域能量檢測模塊包括時域平方運算器、累加求和器和取平均計算器。其中時域平方運算器的輸入端連接A/D轉換模塊的輸出端,時域平方運算器的輸出端連接累加求和器的輸入端，累加求和器的輸出端連接取平均計算器的輸入端，取平均計算器的輸出端連接時域雙門限判決模塊。

上述頻譜感知裝置中，所述頻域譜熵檢測模塊包括快速傅里葉變換器、頻域平方運算器、加法器和譜熵估計器。其中快速傅里葉變換器的輸入端連接A/D轉換模塊的輸出端,快速傅里葉變換器的輸出端連接頻域平方運算器的輸入端,頻域平方運算器的輸出端與加法器的輸入端相連，加法器的輸出端經(jīng)譜熵估計器與頻域門限判決模塊的輸入端相連。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下特點：

(1)將現(xiàn)有的能量檢測模塊與頻域譜熵檢測模塊結合起來進行頻譜感知的聯(lián)合檢測，有效減少了頻譜檢測受噪聲不確定性的影響，提高了檢測準確度。當信噪比較大或信道狀況較差時，進行時域能量檢測；否則，進行頻域譜熵檢測。相對于其他聯(lián)合檢測方法，數(shù)據(jù)處理量小，硬件復雜度低，簡單實用。