[发明专利]基于自适应检测长度的双门限能量感知方法和系统

摘要

本发明公开了基于自适应检测长度的双门限能量感知方法和系统，该方法通过自适应地增加检测长度来提高能量检测的检测性能，同时结合双门限检测机制以避免噪声不确定性对能量检测的影响。本发明首先根据噪声不确定性大小设置上下判决门限。当检测统计量位于双门限之外时直接判决，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。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，本发明给出了系统能量开销与吞吐量折中的最佳采样数上限。该方法在能量开销略有增加的情况下，显著地提高了系统的检测性能。

主权项

基于自适应检测长度的双门限能量感知系统的实现方法，所述方法首先根据噪声不确定性大小设置上下判决门限，当检测统计量位于双门限之外时直接判决，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，包括如下步骤：步骤1：认知用户接收授权信道上的信号，并以最小奈奎斯特采样率进行采样，计算能量统计值Y；步骤2：根据接收信号的最大值与最小值之比估计噪声不确定度大小ρ，并根据ρ设定双门限λh、λl，其中λh＞λl；步骤3：首先采用固定检测长度的双门限能量检测算法，Y'＝Y，若Y‘＞λh，则表明主用户正在使用授权信道，判决结果为H1；若Y’＜λl，则表明主用户未使用授权信道，判决结果为H0；若λl≤Y‘≤λh，转至步骤4；步骤4：以最小化系统开销为目标，以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；所述步骤4中的系统包括：主用户、认知用户和融合中心；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，在授权频段内具有无线收发功能；所述的认知用户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；所述的融合中心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；所述系统的认知用户接收到的信号经过带通滤波器去除带外噪声，随后将带通滤波器的输出进行平方运算，并对该信号在感知周期内进行积分，得到信号的能量统计值，最后，将该能量统计值与一个取决于噪声水平的能量门限值进行比较，如果大于门限值则表示主用户正在使用授权信道，否则表示主用户未使用授权信道；所述的主用户(Primary User,PU)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，即特定频段上某一时段内频谱利用率较低的TV终端，认知用户(Cognitive User,CU)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，即智能传感器节点，融合中心(Fusion Center,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，即具有无线收发功能的数据处理终端，各模块之间通过特定的控制频段或空闲的授权频段进行无线通信。