[发明专利]基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其是一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测(Spectrum Detection Scheme Based on Adaptive Double-thresholds for Cognitive Radio，以下简称：SDSADCR)方法与装置。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，通信系统中的频谱资源变得越来越稀缺。美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，以下简称：FCC)经过大量的研究后发现，频谱资源中大部分频段频谱资源的利用率都低于10％，而陆地移动通信业务中对频谱资源的固定分配，导致对频谱资源中授权频段以及某些非授权频段频谱资源的使用却过于拥挤。因此，如何解决频谱资源中某些频段的利用率低而局部频段资源紧张的矛盾，实现频谱资源的充分利用成为一个受到广泛关注的话题。

认知无线电(cognitive radio，以下简称：CR)技术是由Joseph Mitola博士于1999年基于软件无线电技术提出的一种频谱共享技术。CR技术作为一种新型的智能频谱感知利用技术，一经提出就得到了大家的青睐，并且被认为可以有效解决上述频谱资源的利用率不均衡的问题。利用CR技术，能够感知用户终端所在的无线环境，并且根据一定的人工智能算法搜索和利用无线环境中的空闲频谱资源，调整用户终端的工作参数，实现对空闲频谱资源的动态接入，从而提高频谱资源的利用率。

频谱感知技术是CR技术中一个重要的组成部份，它通过频谱检测技术发现空闲的频谱资源，是实现空闲频谱资源有效利用的基础与前提。目前，主要有以下三种频谱检测技术：匹配滤波器检测技术、能量检测技术与循环平稳特性检测技术。其中，能量检测技术不需要信号的先验信息，例如，信号调制方式、信道条件、编码方式等，且复杂程度比较低，得到了广泛的研究与应用。

现有的能量检测技术单门限能量检测方案与双门限能量检测方案。其中，单门限能量检测方案中仅设置一个门限值E_th，比较目标频率的接收信号能量值E是否大于预先设置的门限值E_th；若E大于E_th，判决结果为H₁，否则，若E小于或等于E_th，判决结果为H₀。其中，H₁表示该目标频率上存在主用户，H₀表示该目标频率上不存在主用户。主用户与从用户之间的关系为：只有当该目标频率上不存在主用户时，从用户才能利用该目标频率的信道进行数据传输，否则，从用户不能利用该目标频率的信道进行数据传输，以免对主用户造成干扰。如图1所示，为单门限能量检测技术中E与门限值E_th的一个比较关系示意图。

单门限能量检测方案的优点是检测过程简单，易于实现，但是其抗噪声能力差，例如，噪声的随机性会造成接收信号能量值E在门限值E_th附近上下波动，导致判决结果错误，从而降低了能量检测性能。

为了避免单门限能量检测方案存在的上述问题，双门限能量检测方案中，在单门限能量检测方案的基础上增加了一个判决门限，通过两个判决门限值E_th1与E_th2进行判决。如图2所示，为双门限能量检测方案中E与门限值E_th1、E_th2的一个比较关系示意图。双门限能量检测方案中，若E＞E_th2，判决结果为H₁；若E＜E_th1，判决结果为H₀；当E_th1≤E≤E_th2时，则不提供判决结果，而等待进行下一次判决。相对于单门限能量检测方案，双门限能量检测方案使判决结果的可靠性得到了很大的提高，碰撞概率得到了明显的降低，并提高了能量检测性能，目前受到业界的广泛关注。其中的碰撞概率是指，在目标频率上存在主用户，但由于信道衰落等原因造成判决结果为H₀的概率。

但是，在实现本发明的过程中，发明人发现上述双门限能量检测方案至少存在以下问题：