[發明專利]一種基于能量檢測的頻譜感知方法和裝置

有效

• 申請號: 201810979658.X
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN108988969B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 景曉軍;穆俊生;何元
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王剛

本發明公開了一種基于能量檢測的頻譜感知方法和裝置。所述方法包括：接收目標頻段的信號得到接收信號；對接收信號抽樣得到抽樣信號；計算抽樣信號的能量值；將兼顧約束條件檢測概率、虛警概率以及系統吞吐量的優化問題表達成目標函數，計算目標函數最優情況下的檢測閾值；根據能量值與所述檢測閾值的關系判斷目標頻段的狀態。本發明所述基于能量檢測的頻譜感知方法和裝置采用能量檢測的手段，并綜合考慮決定感知性能多個影響因素，從而判斷出頻段的狀態。該方法相比于現有技術中以犧牲其他方面的系統性能為代價獲得最佳感知性能的頻譜感知方法，本發明所述方法能夠同時保證檢測概率、虛警概率以及系統吞吐量，能夠適用于復雜網絡環境。

技術領域

本發明涉及認知無線電技術領域，特別是指一種基于能量檢測的頻譜感知方法和裝置。

背景技術

由于在無線通信中的重要作用，無線電頻譜是一種被嚴格管控的珍貴資源。隨著無線通信技術的快速發展，以移動互聯網、物聯網、云計算為代表的新一代信息技術與傳統產業的深度融合，無線電技術寬帶、泛在、移動的應用特點越發明顯，帶來頻譜需求的爆發式增長，造成頻譜資源的極度短缺。根據聯邦通信委員會(FCC：Federal CommunicationCommission)的報告，授權無線頻譜的利用率大約只有30％。另外，根據2014年7月我國無線電檢測中心和全球移動通信系統協會發布的《450MHz-5GHz關注頻段頻譜資源評估報告》，5GHz以下大部分關注頻段的頻譜使用率遠遠小于10％。有效提高用頻效率是緩解頻譜稀缺問題，豐富大眾業務體驗的客觀要求。

認知無線電(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Joseph Mitola博士的奠基性工作，其核心思想就是通過頻譜感知(Spectrum Sensing)和系統的智能學習能力，實現動態頻譜分配(DSA：dynamic spectrum allocation)和頻譜共享(Spectrum Sharing)，并限制和降低沖突的發生。作為認知無線電的關鍵技術，頻譜感知對整個認知網絡起著先導作用，是頻譜分配和頻譜共享的基礎。

頻譜感知的目標函數融合了影響頻譜感知性能的主要因素，是頻譜感知性能的優化方向，對感知性能上限起著決定性作用。目前主流頻譜感知方法所使用的目標函數大多是匯集影響頻譜感知性能的部分因素而形成的局部目標函數，降低了認知系統的適應性和魯棒性，不利于頻譜感知在復雜網絡環境下的應用和推廣。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提出一種基于能量檢測的頻譜感知方法和裝置，綜合考慮影響頻譜感知性能的主要因素，有效提高了頻譜檢測的精度。

基于上述目的本發明實施例提供的一種基于能量檢測的頻譜感知方法，包括：

接收目標頻段的信號得到接收信號；

對所述接收信號抽樣得到抽樣信號；

計算所述抽樣信號的能量值；

將兼顧約束條件檢測概率、虛警概率以及系統吞吐量的優化問題表達成目標函數，計算所述目標函數最優情況下的檢測閾值；

根據所述能量值與所述檢測閾值的關系判斷目標頻段的狀態。

可選的，所述接收信號r(t)為：

r(t)＝h(t)s(t)+w(t)，

其中，s(t)為來自授權用戶的信號，w(t)為噪聲，s(t)的方差為w(t)的方差為h(t)為信道增益，t為時間。

可選的，所述抽樣信號r(n)為：

其中，對所述接收信號抽樣的采樣率為f_s，f_s≥2W，W表示帶寬，H₀表示所述目標頻段空閑，H₁表示所述目標頻段中授權用戶存在，n表示抽樣點序號。