[发明专利]一种基于能量检测的频谱感知方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于能量检测的频谱感知方法和装置。所述方法包括：接收目标频段的信号得到接收信号；对接收信号抽样得到抽样信号；计算抽样信号的能量值；将兼顾约束条件检测概率、虚警概率以及系统吞吐量的优化问题表达成目标函数，计算目标函数最优情况下的检测阈值；根据能量值与所述检测阈值的关系判断目标频段的状态。本发明所述基于能量检测的频谱感知方法和装置采用能量检测的手段，并综合考虑决定感知性能多个影响因素，从而判断出频段的状态。该方法相比于现有技术中以牺牲其他方面的系统性能为代价获得最佳感知性能的频谱感知方法，本发明所述方法能够同时保证检测概率、虚警概率以及系统吞吐量，能够适用于复杂网络环境。

技术领域

本发明涉及认知无线电技术领域，特别是指一种基于能量检测的频谱感知方法和装置。

背景技术

由于在无线通信中的重要作用，无线电频谱是一种被严格管控的珍贵资源。随着无线通信技术的快速发展，以移动互联网、物联网、云计算为代表的新一代信息技术与传统产业的深度融合，无线电技术宽带、泛在、移动的应用特点越发明显，带来频谱需求的爆发式增长，造成频谱资源的极度短缺。根据联邦通信委员会(FCC：Federal CommunicationCommission)的报告，授权无线频谱的利用率大约只有30％。另外，根据2014年7月我国无线电检测中心和全球移动通信系统协会发布的《450MHz-5GHz关注频段频谱资源评估报告》，5GHz以下大部分关注频段的频谱使用率远远小于10％。有效提高用频效率是缓解频谱稀缺问题，丰富大众业务体验的客观要求。

认知无线电(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Joseph Mitola博士的奠基性工作，其核心思想就是通过频谱感知(Spectrum Sensing)和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配(DSA：dynamic spectrum allocation)和频谱共享(Spectrum Sharing)，并限制和降低冲突的发生。作为认知无线电的关键技术，频谱感知对整个认知网络起着先导作用，是频谱分配和频谱共享的基础。

频谱感知的目标函数融合了影响频谱感知性能的主要因素，是频谱感知性能的优化方向，对感知性能上限起着决定性作用。目前主流频谱感知方法所使用的目标函数大多是汇集影响频谱感知性能的部分因素而形成的局部目标函数，降低了认知系统的适应性和鲁棒性，不利于频谱感知在复杂网络环境下的应用和推广。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种基于能量检测的频谱感知方法和装置，综合考虑影响频谱感知性能的主要因素，有效提高了频谱检测的精度。

基于上述目的本发明实施例提供的一种基于能量检测的频谱感知方法，包括：

接收目标频段的信号得到接收信号；

对所述接收信号抽样得到抽样信号；

计算所述抽样信号的能量值；

将兼顾约束条件检测概率、虚警概率以及系统吞吐量的优化问题表达成目标函数，计算所述目标函数最优情况下的检测阈值；

根据所述能量值与所述检测阈值的关系判断目标频段的状态。

可选的，所述接收信号r(t)为：

r(t)＝h(t)s(t)+w(t)，

其中，s(t)为来自授权用户的信号，w(t)为噪声，s(t)的方差为w(t)的方差为h(t)为信道增益，t为时间。

可选的，所述抽样信号r(n)为：

其中，对所述接收信号抽样的采样率为f_s，f_s≥2W，W表示带宽，H₀表示所述目标频段空闲，H₁表示所述目标频段中授权用户存在，n表示抽样点序号。