[发明专利]一种基于历史感知信息的双门限能量检测方法

摘要

本发明公开了一种基于历史感知信息的双门限能量检测方法，其用能量检测法估计授权用户占用授权频段的状态在相邻感知帧之间变化与不变化的概率，根据虚警概率的理论值和这两个概率设置满足目标虚警概率约束的高门限和低门限；然后进行频谱检测，若当前的感知帧的能量统计值大于高门限，判定授权用户在当前的感知帧内占用授权频段，否则，根据高门限和低门限，利用当前的感知帧和历史感知帧的能量统计值对授权用户占用授权频段的状态进行二次判定；优点是既能满足目标虚警概率的约束，又能得到较高的检测概率，有效提高了频谱检测性能，同时实现复杂度低，检测实时性较好，占用的系统带宽也小。

主权项

1.一种基于历史感知信息的双门限能量检测方法，其特征在于包括以下步骤：①在认知无线电系统中，认知用户在每个感知帧的感知时隙的每个采样时刻对其接收到的信号进行采样，将认知用户在第k个感知帧的感知时隙的第n个采样时刻采样的信号记为x_k(n)，其中，k的初始值为1，1≤k≤K，K表示认知用户的感知帧的总个数，K≥1，n的初始值为1，1≤n≤N，N表示认知用户的每个感知帧的感知时隙的采样点数，N≥250，w_k(n)表示认知用户在第k个感知帧的感知时隙的第n个采样时刻时无线信道中产生的高斯白噪声，h_k(n)表示认知用户在第k个感知帧的感知时隙的第n个采样时刻时无线信道的增益，s_k(n)表示认知用户在第k个感知帧的感知时隙的第n个采样时刻时授权用户发出的信号，d_k表示在认知用户的第k个感知帧内授权用户占用授权频段的状态，d_k＝0代表在认知用户的第k个感知帧内授权用户不占用授权频段，d_k＝1代表在认知用户的第k个感知帧内授权用户占用授权频段；②在认知用户的每个感知帧内对授权用户占用授权频段的状态进行检测，具体过程为：②_1、计算认知用户在每个感知帧的感知时隙的所有采样时刻采样的信号的能量统计值，将认知用户在第k个感知帧的感知时隙的所有采样时刻采样的信号的能量统计值记为U_k，其中，符号“| |”为取模符号；②_2、根据认知用户的每个感知帧的时间及认知用户在每个感知帧的感知时隙的所有采样时刻采样的信号的能量统计值判定在认知用户的每个感知帧内授权用户占用授权频段的状态，对于在认知用户的第k个感知帧内授权用户占用授权频段的状态d_k，其判定过程为：②_2a、当k＜M时，采用能量检测法进行判定：若U_k≥λ_ED，则判定在认知用户的第k个感知帧内授权用户占用授权频段，令d_k＝1；若U_k＜λ_ED，则判定在认知用户的第k个感知帧内授权用户不占用授权频段，令d_k＝0；当k≥M时，执行步骤②_2b；其中，M表示判定授权用户占用授权频段的状态时所使用的感知帧的总个数，1≤M＜＜K，λ_ED表示设定的判决门限；②_2b、计算认知用户在第k个感知帧和前M‑1个感知帧的感知时隙的所有采样时刻采样的信号的能量统计值的平均值，记为其中，U_k‑M+1表示认知用户在第k‑M+1个感知帧的感知时隙的所有采样时刻采样的信号的能量统计值，U_k‑M+2表示认知用户在第k‑M+2个感知帧的感知时隙的所有采样时刻采样的信号能量统计值，U_k‑1表示认知用户在第k‑1个感知帧的感知时隙的所有采样时刻采样的信号的能量统计值；然后当U_k≥λ_H时，判定在认知用户的第k个感知帧内授权用户占用授权频段，令d_k＝1；当U_k＜λ_H时，采用双门限进行二次判定：如果λ_L≤U_k＜λ_H且且U_k‑1≥λ_H，则判定在认知用户的第k个感知帧内授权用户占用授权频段，令d_k＝1，否则，判定在认知用户的第k个感知帧内授权用户不占用授权频段，令d_k＝0；其中，λ_L表示设定的低门限，λ_H表示设定的高门限，λ_L＜λ_H；所述的步骤②_2b中λ_L和λ_H的具体获取过程为：令P_f表示认知无线电系统的虚警概率的理论值，令P_{f_target}表示设定的目标虚警概率；如果认知无线电系统对虚警概率的要求不严格，即P_f近似与P_{f_target}相等即可，则采用保守门限的设置方式，得到其中，Q^‑1(P_{f_target})表示Q(P_{f_target})的反函数，Q()表示标准正态分布概率密度的尾部面积函数，q表示调整因子，1＜q≤40，Q^‑1(q×P_{f_target})表示Q(q×P_{f_target})的反函数；如果认知无线电系统对虚警概率的要求严格即要求P_f≤P_{f_target}，则采用激进门限的设置方式，得到其中，Q^‑1(P_f,H)表示Q(P_f,H)的反函数，Q^‑1(q×P_f,H)表示Q(q×P_f,H)的反函数，P_f,H为引入的中间变量，表示在认知用户的相邻两个感知帧的前一个感知帧内授权用户不占用授权频段且在后一个感知帧内授权用户也不占用授权频段时的概率的估计值，表示在认知用户的相邻两个感知帧的前一个感知帧内授权用户不占用授权频段而在后一个感知帧内授权用户占用授权频段时的概率的估计值。