[發明專利]一種基于歷史能量信息的自適應雙門限頻譜感知方法

有效

• 申請號: 202010217735.5
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111465023B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 劉琚;王京;于山山;王磊;姚仕聰;張吉成
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04B17/318;H04B17/336;H04B17/391
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

本發明公開了一種基于歷史能量信息的自適應雙門限頻譜感知方法，屬于認知無線電頻譜感知技術領域，采用自適應雙門限能量檢測的方法對授權頻段進行分步感知，根據虛警概率和漏檢概率計算檢測的高低門限值。若能量統計值大于高門限，則判定為授權用戶正在使用授權頻段；若能量統計值小于低門限，則判定為授權用戶未使用授權頻段；若處于高低門限之間，則進行二次判決，即根據之前一段時間內檢測能量統計值的平均值進行判決；若仍處于高低門限之間，則采用單門限進行第三次判決。該算法的優點是可以在滿足較低虛警概率的條件下，得到較高的檢測概率，無需增加檢測節點數，計算復雜度低，具有較好的實時性。

技術領域

本發明涉及認知無線電頻譜感知技術領域，尤其涉及一種基于歷史能量信息的自適應雙門限頻譜感知方法。

背景技術

隨著無線通信技術的快速發展，無線頻譜資源愈發短缺，認知無線電(CognitiveRadio,CR)應運而生。認知無線電是一種無線電通信技術，于20世紀90年代被JosephMitola提出，通過檢測頻譜空穴，使得認知用戶實時對空閑頻譜進行動態接入，提高頻譜利用率。

頻譜檢測是認知無線電的核心技術之一，認知用戶可通過一定的方法來檢測授權頻段的使用情況，通過分析未被占用的閑置頻譜，將其有效地利用起來。在認知無線電系統中，授權用戶具有最高的優先級，認知用戶在通信過程中，不能干擾授權用戶的正常通信，一旦授權用戶需使用授權頻段，認知用戶需及時退出該頻段，因此實時對授權頻段進行頻譜檢測很有必要。

頻譜檢測技術可分為兩類，分別是發射機檢測和接收機檢測。發射機檢測主要指單個認知用戶，通過檢測發射機發射的信號來判斷授權頻段是否被使用，包括匹配濾波器檢(Matched Filter Detection,MFD)、能量檢測(Energy Detection,ED)和循環特征檢測(Cyclostationary Feature Detection,CFD)，接收機檢測主要包括干擾溫度檢測和本振功率泄露檢測。

在實際頻譜感知環境中，存在多徑效應和建筑物的產生的陰影效應，在一定區域內，采用單一認知節點會產生較高的誤判，采用多個節點的集中協作式頻譜感知技術可有效減少多徑效應和陰影效應帶來的影響，相較于分布式網絡，具有更好的靈活性，網絡架構簡單清晰，可更有效的發現隱藏終端。

發明內容

針對低信噪比情況下，傳統能量檢測效果較差的問題，提出一種基于歷史能量信息的自適應雙門限頻譜感知方法。通過本方法對授權頻段進行分步感知，根據虛警概率和漏檢概率計算檢測的高低門限值。若能量統計值大于高門限，則判定為授權用戶正在使用授權頻段；若能量統計值小于低門限，則判定為授權用戶未使用授權頻段；若處于高低門限之間，則進行二次判決，即根據之前一段時間內檢測能量統計值的平均值進行判決；若仍處于高低門限之間，則采用單門限進行第三次判決。該算法的優點是可以在滿足較低虛警概率的條件下，得到較高的檢測概率，無需增加檢測節點數，計算復雜度低，具有較好的實時性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于歷史能量信息的自適應雙門限頻譜感知方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：初始化檢測系統，清空歷史能量檢測信息緩存；

步驟二：根據系統要求的虛警概率求得判決能量統計值的高門限，再根據系統要求的漏檢概率求得判決能量統計值的低門限；

步驟三：將各個認知節點在當前判決時刻所采集信噪比信息進行存儲求和取平均，按照信噪比大小，為每一個認知節點分配一個權值，即信噪比較高的節點具有更高的可信度，信噪比較低的節點具有較低的可信度，各個節點根據權值自適應調整其判決門限；

步驟四：當能量統計值大于高門限時，判定為有授權用戶使用授權頻段，當能量統計值小于低門限時，判定為沒有授權用戶使用授權頻段；