基于自适应检测长度的双门限能量感知方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于自适应检测长度的双口限能量感知方法和系统，属于无线通 信技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的迅速发展，有限的无线频谱资源已成为制约通信技术发展的 主要因素之一。传统的静态频谱分配方式将可用的频谱资源固定地、非重叠地划分为多个 频段，并且只允许获得授权的用户接入特定频段。该种分配方式实现简单、易于管理，能够 最大程度地减小系统之间的干扰。然而，据研究统计表明大部分授权频段的频谱利用率低， 与此同时，少数授权频段出现超负荷状态，如；移动通信频段。频谱利用状态严重不平衡。 鉴于此，如何充分有效地利用有限的频谱资源，提高无线频谱资源利用率成为人们关注的 首要问题。
[0003] 认知无线电技术采用动态频谱分配方式，在不影响授权用户正常通信的前提下， 允许非授权用户机会式地接入授权频段，从而很大程度上提高了无线频谱的利用率。频谱 感知作为认知无线电的关键技术之一，能够快速、准确地检测到空闲频段。常见的频谱感知 技术有：匹配滤波器检测、能量检测、循环平稳检测、特征值检测等。
[0004] 其中，能量检测因其实现简单和不需要任何主用户先验知识，是目前最常用的频 谱感知方法，它通过比较接收到的信号能量与预设口限来判断检测频段是否空闲。通过增 加检测长度可W提高能量检测性能，然而检测长度的增加会带来系统开销的增加。此外，能 量检测最大的缺点在于不能有效地区分主用户信号与噪声信号，因此，其检测性能受噪声 不确定性的影响十分严重。目前，针对噪声不确定性问题的最简单有效的方法是采用双口 限检测机制，但传统的双口限能量检测存在固有的感知失败问题。而本发明能够很好地解 决上面的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于针对基于双口限克服噪声不确定性的优越性和存在感知失败的 固有缺点，W及检测长度对检测性能影响较大问题，提出了一种基于自适应检测长度的双 口限能量感知方法，该方法首先根据噪声不确定性大小设置上下判决口限。当检测统计量 位于双口限之外时直接判决，否则增加采样数并再次比较，直到得出判决结果或采样数达 到上限。同时，本发明为了尽量减小由于采样数增加带来的系统能量开销的增加，提出了系 统能量开销与吞吐量折中的采样数上限。
[0006] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是；一种基于自适应检测长度的双口限 能量感知方法，该方法采用传统的二元假设模型，H。表示频谱空闲；Hi表示频谱繁忙。本发 明的信道噪声为加性高斯白噪声，忽略信道选择性衰落、阴影和多径效应等影响因素。
[0007] 方法流程：
[000引步骤1 ;认知用户接收授权信道上的信号，并W最小奈奎斯特采样率进行采样，计 算能量统计值Y。
[0009] 步骤2 ;根据接收信号的最大和最小值之比估计噪声不确定度大小p，并根据p 设定双口限Ah、Ai，其中Ah>入1
[0010] 步骤3;首先采用固定检测长度的双口限能量检测算法，Y' =Y。若Y'>Ah,则 表明主用户正在使用授权信道，判决结果为Hi;若Y'<A1，则表明主用户未使用授权信道， 判决结果为H。;若Ai《YAh,转至上述步骤4。
[ocm] 步骤4;W最小化系统开销为目标，W目标虚警概率和最小系统吞吐量为约束条 件，计算系统开销与吞吐量折中的检测长度上限Nt。如果检测长度n<Nt，则增加检测长 度，n=n+1，转到步骤3 ;否则感知失败，判决为/^，并立即启动下一轮感知。
[0012] 本发明所述方法根据接收信号的最大值和最小值之比估计噪声不确定度大小，并 根据噪声不确定度大小设定双口限。
[0013] 本发明所述方法是根据判决结果自适应地增加检测长度，在提高检测性能的同 时，尽可能地减小实际检测长度。
[0014] 本发明所述方法是W最小化系统开销为目标，W目标虚警概率和最小系统吞吐量 为约束条件，给出了基于系统开销与吞吐量折中的检测长度上限，在利用增加检测长度的 方法提高检测性能的同时，减少系统开销的增加。
[0015] 本发明所述方法应用于无线通信技术领域。
[0016] 本发明还提供了一种基于自适应检测长度的双口限能量感知系统，该系统包括： 主用户、认知用户和融合中屯、；
[0017] 本发明所述的主用户是认知无线电系统感知频段内的授权用户，即感知对象，在 授权频段内具有一定的无线收发功能；
[001引本发明所述的认知用户（Secondary化er,SU)是认知无线电系统中感知授权频的 独立节点，即实施感知的具体节点，在特定频段内具有无线收发功能；
[0019] 本发明所述的融合中屯、（PusionCenter,FC)是认知无线电系统中接收认知节点 本地感知数据的设备，在特定频段内具有无线收发功能，且具有一定的计算和融合能力；各 模块之间可通过特定的控制频段或空闲的授权频段进行无线通信。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、本发明能够很好地解决能量检测的问题，提高了能量的检测性能。
[0022] 2、本发明结合双口限检测机制，很好地解决了噪声的不确定性影响的问题。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的认知无线电系统框图。
[0024] 图2为本发明的能量检测原理框图。
[0025] 图3为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0027] 如图1所示，本发明提供了一种基于自适应检测长度的双口限能量感知系统，该 系统包括；主用户、认知用户和融合中屯、；
[002引本发明所述的主用户是认知无线电系统感知频段内的授权用户，即感知对象，在 授权频段内具有一定的无线收发功能；
[0029] 本发明所述的认知用户（Secondary化er,SU)是认知无线电系统中感知授权频的 独立节点，即实施感知的具体节点，在特定频段内具有无线收发功能；
[0030] 本发明所述的融合中屯、（pusionCenter,FC)是认知无线电系统中接收认知节点 本地感知数据的设备，在特定频段内具有无线收发功能，且具有一定的计算和融合能力；各 模块之间可通过特定的控制频段或空闲的授权频段进行无线通信。
[0031] 本发明系统的认知用户对主用户信号进行检测，并将检测结果发送给融合中屯、。 融合中屯、对主用户状态做出判决；如果主用户信号存在，则认知用户需立刻让出频谱资源 W避免对主用户通信造成有害干扰；否则认知用户可W使用频谱资源进行数据传输。
[0032] 其