[发明专利]一种频谱检测方法及其装置

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

具体地，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相位邻差的个数，P_f为所述虚警概率，erfc^-1为余补误差函数的反函数。

具体地，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θ_n；

其中，Re(r(n))和Im(r(n))分别是所述采样码片的实部和虚部，(·)mod2π是为了保证计算的相位在[0,2π]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ψ_n的计算公式为：ψ_n＝(θ_n+1-θ_n)mod2π；S33：计算所述相位邻差的均值μ_ψ：

另外，所述步骤S4包括：所述相位邻差累加量根据以下公式计算：

另外，所述步骤S5具体包括：