一种频谱检测方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种频谱检测方法及其装置，该方法包括：S1，对接收信号进行自干扰抑制计算，得到采样信号；S2，根据所述采样信号的采样码片的相位邻差的个数和预设的虚警概率，计算判决门限；S3，计算所述采样码片的相位邻差，并计算所述相位邻差的均值；S4，根据所述相位邻差的均值计算相位邻差累加量；S5，根据所述相位邻差累加量和所述判决门限判定主用户是否存在。本发明的检测方法及其装置，使用双全工的检测方法可以实现检测和传输同时进行的目的，并且其检测速度快，计算复杂度低，稳定性好。
【专利说明】一种频谱检测方法及其装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种基于相位邻差的全双工频谱检测方法 及其装置。
【背景技术】
[0002] 无线通信种类和业务量的爆炸性增长，使频谱稀缺问题日益严重。然而世界范围 的频谱调研发现已分配的频谱资源并没有被有效利用。认知无线电技术的提出就是为了解 决频谱紧缺与资源利用不充分之间矛盾。在认知无线电中，次级用户可以在不对主用户造 成干扰的情况下动态地接入授权频段，从而提高频谱使用效率。为了不对主用户造成干扰， 次级用户在接入之前要先对授权频段进行检测，确定主用户是否占用频谱。所以，频谱检测 技术是认知无线电最为关键的技术之一。
[0003] 现有的频谱检测方法主要有能量检测，循环特征检测和匹配滤波器检测等。这些 方法很难在检测性能，计算复杂度和稳定性方面都达到较好的效果，在实际应用时都存在 着各种各样的缺点。
[0004] 如有一篇申请号为"CN 200910046690"的中国专利，公开了一种基于特征循环频 率的频谱检测方法。该方法利用对信号进行有限长度的循环谱处理，通过判别其在循环频 率处的循环谱数值来判定主用户信号是否存在。其实现过程是：首先，采集噪声样本进行循 环谱处理得到噪声循环谱序列，再结合要求的虚警概率值来设定判决门限；然后对目标频 段的信号进行采样，并进行循环谱处理；最后，比较目标信号在循环谱处值与前面设定的门 限相比较，若大于门限，则认为该频段被主用户占用，否则认为该频段没有被主用户占用， 次级用户可以接入该频段。上述方法通过利用特征循环谱的方法进行频谱检测，虽然可以 有效提高低信噪比条件下的检测性能，但是其计算复杂度很高，无法使检测性能和计算复 杂度达到较好的统一。在实际应用中，特别是终端侧很难实现。
[0005] 当前的频谱检测算法主要是半双工频谱检测，次级用户在每个信号帧的开始部分 用较短的时间进行频谱检测以判断频谱是否被占用，如果没被占用，则次级用户在该信号 帧内传输信息，否则不传输。然而，如果主用户状态（即信道占用状态）在频谱检测时间段 之后发生了变化，就可能导致频谱的拥塞或浪费。例如：如果检测发现频谱未被占用，则次 级用户发送信号，此时主用户状态发生变化，开始发送信号，这将导致在这一频段两个用户 同时进行信号传输，必然引起拥塞。反过来，如果检测发现频谱被占用，则次级用户停止发 送信号，此时主用户状态在检测时间段之后发生变化，也不再发送信号，这将使频谱利用率 减小。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种频谱检测方法及其装置，使用双全工的频谱检测方法可以实现检 测和传输同时进行的目的，并且其检测速度快，计算复杂度低，稳定性好。
[0007] 根据上述目的，本发明提供了一种频谱检测方法，所述方法包括：S1，对接收信号 进行自干扰抑制计算，得到采样信号；S2,根据所述采样信号的采样码片的相位邻差的个数 和预设的虚警概率，计算判决门限；S3,计算所述采样码片的相位邻差，并计算所述相位邻 差的均值；S4,根据所述相位邻差的均值计算相位邻差累加量；S5,根据所述相位邻差累加 量和所述判决门限判定主用户是否存在。
[0008] 其中，所述步骤S1具体包括：S11，对接收信号进行建模；S12,计算所述接收信号 与自发射信号的相关度；S13,建立相关度矩阵；S14,根据所述相关度矩阵计算线性自干扰 的值；S15,根据所述线性自干扰的值，通过所述步骤S11建立的接收信号模型生成自干扰 抑制后的采样信号。
[0009] 具体地，所述采样信号的采样码片长度根据检测时长要求和采样速率确定。
[0010] 具体地，所述判决门限根据以下公式计算：
[0011]
【权利要求】
1. 一种频谱检测方法，其特征在于，所述方法包括： S1，对接收信号进行自干扰抑制计算，得到采样信号； 52, 根据所述采样信号的采样码片的相位邻差的个数和预设的虚警概率，计算判决门 限； 53, 计算所述采样码片的相位邻差，并计算所述采样码片的相位邻差的均值； 54, 根据所述相位邻差的均值计算相位邻差累加量； 55, 根据所述相位邻差累加量和所述判决门限判定主用户是否存在。
2. 根据权利要求1所述的一种频谱检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括： S11，对接收信号进行建模； 512, 计算所述接收信号与自发射信号的相关度； 513, 建立相关度矩阵； 514, 根据所述相关度矩阵计算线性自干扰的值； 515, 根据所述线性自干扰的值，通过所述步骤S11建立的接收信号模型生成自干扰抑 制后的采样信号。
3. 根据权利要求1所述的一种频谱检测方法，其特征在于，所述采样信号的采样码片 长度根据检测时长要求和采样速率确定。
4. 根据权利要求1所述的一种频谱检测方法，其特征在于，所述判决门限根据以下公 式计算：
其中，N为所述采样信号的采样码片的相位邻差的个数，Pf为所述虚警概率，erfV1为 余补误差函数〃大(x) =
e 的反函数。
5. 根据权利要求1所述的一种频谱检测方法，其特征在于，所述步骤S3包括： S31，计算所述采样信号的每个采样码片的相位θη;
其中，Re (r (η))和Im(r (η))分别是所述采样码片的实部和虚部，（·）mod2 π是为了保 证计算的相位在[0, 2 π ]的区间内。 S32:根据计算的所述采样信号的每个采样码片的相位，计算所述采样码片的相位邻 差，所述相位邻差Ψη的计算公式为：Ψη = ( θ η+「Θ n)mod2 π ; S33 :计算所述相位邻差的均值μ ψ : ~ =
。
6. 根据权利要求5所述的一种频谱检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括： 所述相位邻差累加量根据以下公式计算：？； ：
7. 根据权利要求6所述的一种频谱检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括： 551 :计算所述相位邻差累加量与Νπ的差的绝对值，即I ψ_-Νπ I ; 552 :比较所述I I的值与所述判决门限的数值大小； 553 :若，判定主用户信号存在；否则判定所述主用户信号不存在。
8. -种频谱检测装置，其特征在于，所述装置包括： 自干扰抑制单元，用于对接收信号进行自干扰抑制计算，得到采样信号； 门限设定模块，根据所述采样信号的采样码片的相位邻差的个数和预设的虚警概率， 计算判决门限； 相位邻差均值计算模块，用于计算所述采样码片的相位邻差，并计算所述相位邻差的 均值； 相位邻差累加量计算模块，用于根据所述相位邻差的均值计算相位邻差累加量； 判定模块，用于根据所述相位邻差累加量和所述判决门限判定主用户是否存在。
【文档编号】H04B17/00GK104253659SQ201410474596
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】张轶凡, 冯志勇, 杨建 , 田玉成, 付旋, 晏潇, 黄赛 申请人:北京邮电大学