[发明专利]基于随机共振的能量检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种信号检测技术领域的装置及其方法，具体是一种基于随机共振的能量检测装置及其检测方法。

背景技术

信号检测是无线通信系统与信号处理系统设计与应用的基础，例如雷达对目标的检测，数字通信中信号的解调以及认知无线电中的频谱感知等等都依赖于信号检测技术的检测性能。

能量检测法是信号检测技术中的重要方法之一，是由H.Urkowitz在文献“Energydetection of unknown deterministic signals(未知的决定性信号的能量检测)”(Proceedingsof the IEEE，vol.55，no.4，pp.523-531，April 1967)中提出。它的检测原理是根据带有零均值噪声被检测信号的能量大于只有零均值噪声的信号的能量，以一定频段上一定时间段内的信号能量作为判决依据来判断信号是否存在。现有的能量检测装置如图1所示，包括：采样器、平方律器件、累加器和门限比较器，相应的能量检测方法主要包含以下几个步骤：

a、对接收信号进行采样，获得所要检测信号的采样序列{x(1)，x(2)，…，x(N)}，其中N是采样序列的长度；

b、将采样序列信号通过平方律器件，得到检测频带内信号功率的估计{x²(1)，x²(2)，…，x²(N)}；

c、将x²(t)，(t＝1，2，…，N)进行累加，得到一定观测时间内检测频段内的信号能量Tx=Σt=1Nx2(t);]]>

d、根据系统要求的恒虚警概率值P_FA，求得能量检测的判决门限，其中：γ是能量检测的判决门限，是噪声方差，Q^-1(·)是高斯分布的互补累积分布函数的逆函数；

e、将信号能量T_x与判决门限γ进行比较，若信号能量值高于门限则表示有信号存在，否则表示没有信号存在。

能量检测的计算复杂度较低、基本不需要主用户信号的先验知识和易于实现等优点使其成为信号检测技术中应用最广泛的方法。但是现有的能量检测方法存在噪声墙问题，即当信噪比低于特定值时，能量检测将无法有效检测。因此，低信噪比下检测性能的不足成为制约能量检测实用性的一个重要原因。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于随机共振的能量检测装置及其检测方法。本发明使用随机共振系统使输入信号的信噪比产生增益，能够在纽曼皮尔逊准则下有效提高检测概率，降低能量检测的噪声墙，而且具有与传统能量检测方法相当的计算复杂度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及的基于随机共振的能量检测装置，包括：采样器、平方律器件、两个累加器、随机共振系统和门限比较器，其中：采样器与平方律器件相连传输采样序列信息，平方律器件与第一累加器相连传输检测频带内信号功率的估计序列信息，第一累加器与随机共振系统相连传输接收信号的能量序列信息，随机共振系统与第二累加器相连传输共振后的信号序列信息，第二累加器与门限比较器相连传输新的能量统计量信息，门限比较器输出检测结果信息。

本发明涉及的上述基于随机共振系统的能量检测装置的检测方法，包括以下步骤：

第一步，对接收信号进行采样，获得所要检测信号的采样序列{x(1)，x(2)，…，x(N)}，其中：N是采样序列的长度。

第二步，将采样序列信号通过平方律器件，得到检测频带内信号功率的估计序列{x²(1)，x²(2)，…，x²(N)}