CN103036622A - 基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法与装置，其中，方法包括：针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E；响应于所述接收信号能量值E为非首次针对所述目标频率获取得到，获取针对所述目标频率的上一次判决结果；根据上一次判决结果与随机噪声影响选择本次判决门限值；基于选择的本次判决门限值对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。本发明实施例可以提高用户终端上通信系统的稳定性、频谱资源的利用率与抗噪声能力。

Description

基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法与装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其是一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测(Spectrum Detection Scheme Based on Adaptive Double-thresholds for Cognitive Radio，以下简称：SDSADCR)方法与装置。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，通信系统中的频谱资源变得越来越稀缺。美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，以下简称：FCC)经过大量的研究后发现，频谱资源中大部分频段频谱资源的利用率都低于10％，而陆地移动通信业务中对频谱资源的固定分配，导致对频谱资源中授权频段以及某些非授权频段频谱资源的使用却过于拥挤。因此，如何解决频谱资源中某些频段的利用率低而局部频段资源紧张的矛盾，实现频谱资源的充分利用成为一个受到广泛关注的话题。

认知无线电(cognitive radio，以下简称：CR)技术是由JosephMitola博士于1999年基于软件无线电技术提出的一种频谱共享技术。CR技术作为一种新型的智能频谱感知利用技术，一经提出就得到了大家的青睐，并且被认为可以有效解决上述频谱资源的利用率不均衡的问题。利用CR技术，能够感知用户终端所在的无线环境，并且根据一定的人工智能算法搜索和利用无线环境中的空闲频谱资源，调整用户终端的工作参数，实现对空闲频谱资源的动态接入，从而提高频谱资源的利用率。

频谱感知技术是CR技术中一个重要的组成部份，它通过频谱检测技术发现空闲的频谱资源，是实现空闲频谱资源有效利用的基础与前提。目前，主要有以下三种频谱检测技术：匹配滤波器检测技术、能量检测技术与循环平稳特性检测技术。其中，能量检测技术不需要信号的先验信息，例如，信号调制方式、信道条件、编码方式等，且复杂程度比较低，得到了广泛的研究与应用。

现有的能量检测技术单门限能量检测方案与双门限能量检测方案。其中，单门限能量检测方案中仅设置一个门限值E_th，比较目标频率的接收信号能量值E是否大于预先设置的门限值E_th；若E大于E_th，判决结果为H₁，否则，若E小于或等于E_th，判决结果为H₀。其中，H₁表示该目标频率上存在主用户，H₀表示该目标频率上不存在主用户。主用户与从用户之间的关系为：只有当该目标频率上不存在主用户时，从用户才能利用该目标频率的信道进行数据传输，否则，从用户不能利用该目标频率的信道进行数据传输，以免对主用户造成干扰。如图1所示，为单门限能量检测技术中E与门限值E_th的一个比较关系示意图。

单门限能量检测方案的优点是检测过程简单，易于实现，但是其抗噪声能力差，例如，噪声的随机性会造成接收信号能量值E在门限值E_th附近上下波动，导致判决结果错误，从而降低了能量检测性能。

为了避免单门限能量检测方案存在的上述问题，双门限能量检测方案中，在单门限能量检测方案的基础上增加了一个判决门限，通过两个判决门限值E_th1与E_th2进行判决。如图2所示，为双门限能量检测方案中E与门限值E_th1、E_th2的一个比较关系示意图。双门限能量检测方案中，若E＞E_th2，判决结果为H₁；若E＜E_th1，判决结果为H₀；当E_th1≤E≤E_th2时，则不提供判决结果，而等待进行下一次判决。相对于单门限能量检测方案，双门限能量检测方案使判决结果的可靠性得到了很大的提高，碰撞概率得到了明显的降低，并提高了能量检测性能，目前受到业界的广泛关注。其中的碰撞概率是指，在目标频率上存在主用户，但由于信道衰落等原因造成判决结果为H₀的概率。

但是，在实现本发明的过程中，发明人发现上述双门限能量检测方案至少存在以下问题：

影响用户终端通信系统的稳定性：当E_th1≤E≤E_th2时，不提供判决结果，而等待进行下一次的判决，这会导致用户终端需要进行多次判决才能得到判决结果，增加了判决次数；在某些极端情况下，例如，能量值E一直处于两个门限E_th1与E_th2之间，判决次数将趋向于无穷大，就需要一直进行能量检测与判决，这将占用较多的系统资源，从而影响系统的稳定性；

频谱资源的利用率低：当出现中间状态E_th1≤E≤E_th2时，不提供判决结果，而等待进行下一次的判决，直到得到判决结果，在此期间，从用户无法基于该目标频率的信道进行数据传输，降低了频谱资源的利用率；若目标频率上存在多个信道，在主用户拥有多个信道进行通信的场景下，则需要分别在每一个信道上进行能量检测与判决，其中一个信道上判决次数的增多，将需要占用较多的时间针对该信道进行能量检测与判决，而无法及时对主用户的其它信道进行能量检测与判决，从而失去了利用其它空闲信道进行数据传输的机会，同样降低了频谱资源的利用率；

抗噪声能力差：由于基于固定门限E_th1与E_th2进行判决，因此抵抗噪声的能力差，例如，由于随机噪声的影响，造成接收信号能量值E接收到的能量值在E_th1附近上下波动，可能导致判决结果错误，降低了能量检测性能。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法与装置，以提高用户终端上通信系统的稳定性、频谱资源的利用率与抗噪声能力。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法，包括：

针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E；

响应于所述接收信号能量值E为非首次针对所述目标频率获取得到，获取针对所述目标频率的上一次判决结果，其中，上一次判决结果包括H₁与H₀，其中，H₁表示该目标频率的所述信道上存在主用户，H₀表示该目标频率的所述信道上不存在主用户；

根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，其中，E_th1、E_th2的取值为预先设定的、大于零的数；

基于选择的本次判决门限值对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

本发明实施例提供的一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测装置，包括：

第一获取单元，用于针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E；

第二获取单元，用于响应于所述接收信号能量值E为非首次针对所述目标频率获取得到，获取针对所述目标频率的上一次判决结果，其中，上一次判决结果包括H₁与H₀，其中，H₁表示该目标频率的所述信道上存在主用户，H₀表示该目标频率的所述信道上不存在主用户；

选择单元，用于根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，其中，E_th1、E_th2的取值为预先设定的、大于零的数；

判决单元，用于基于所述选择单元选择的本次判决门限值，对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

本发明实施例提供的一种用户终端，包括本发明上述实施例提供的基于自适应双门限的认知无线电频谱检测装置。

基于本发明上述实施例提供的基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法与装置、用户终端，针对目标频率的一个信道，在抽样时间内的接收信号能量值E为非首次针对该目标频率获取得到时，获取针对该目标频率的上一次判决结果，根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，对接收信号能量值E进行判决，相对于现有技术的双门限能量检测方案，至少具有以下有益技术效果：

抗噪声能力强：综合考虑上一次判决结果与随机噪声影响来确定本次判决门限值，而不是采用固定门限进行判决，拥有良好的抗噪声能力，避免了随机噪声对本次判决结果的影响，有效保障了判决结果的正确性，提高了能量检测性能；

保障了用户终端上通信系统的稳定性：每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，所需判决次数少，无需长时间占用相应的系统资源，提高了系统的稳定性；

提高了频谱资源的利用率：针对目标频率上的每个信道，每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，便于从用户快速选择目标频率的信道进行数据传输，提高了频谱资源的利用率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为单门限能量检测技术中E与门限值Eth的一个比较关系示意图。

图2为双门限能量检测方案中E与门限值Eth1、Eth2的一个比较关系示意图。

图3为本发明SDSADCR方法一个实施例的流程图。

图4为本发明SDSADCR方法另一个实施例的流程图。

图5为本发明SDSADCR方法中的一个本次判决门限值示意图。

图6为本发明SDSADCR装置一个实施例的结构示意图。

图7为本发明SDSADCR装置另一个实施例的结构示意图。

图8为本发明SDSADCR装置又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3本发明SDSADCR方法一个实施例的流程图。如图3所示，该实施例的SDSADCR方法包括：

101，针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E。

102，响应于接收信号能量值E为非首次针对目标频率获取得到，获取针对目标频率的上一次判决结果。

其中，上一次判决结果包括H₁与H₀，其中，H₁表示该目标频率的信道上存在主用户，H₀表示该目标频率的信道上不存在主用户。

主用户与从用户之间的关系为：只有当该目标频率上不存在主用户时，从用户才能利用该目标频率的信道进行数据传输，否则，从用户不能利用该目标频率的信道进行数据传输，以免对主用户造成干扰。

103，根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2。

其中，E_th1、E_th2的取值为预先设定的、大于零的数。

104，基于选择的本次判决门限值对接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

本发明上述实施例提供的SDSADCR方法中，针对目标频率的一个信道，在抽样时间内的接收信号能量值E为非首次针对该目标频率获取得到时，获取针对该目标频率的上一次判决结果，根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，对接收信号能量值E进行判决，因此，至少具有以下有益技术效果：

抗噪声能力强：综合考虑上一次判决结果与随机噪声影响来确定本次判决门限值，而不是采用固定门限进行判决，拥有良好的抗噪声能力，避免了随机噪声对本次判决结果的影响，有效保障了判决结果的正确性，提高了能量检测性能；

保障了用户终端上通信系统的稳定性：每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，所需判决次数少，无需长时间占用相应的系统资源，提高了系统的稳定性；

提高了频谱资源的利用率：针对目标频率上的每个信道，每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，便于从用户快速选择目标频率的信道进行数据传输，提高了频谱资源的利用率。

根据本发明SDSADCR方法的一个示例而非限制，图1所示的101可以通过如下方式实现：

利用带通滤波器(Berkeley Packet Filter，以下简称：BPF)，在目标频率的一个信道上接收信号y(t)；

利用模拟数字转换器(Analog to Digital Converter，以下简称：ADC)，获取接收信号y(t)在抽样时间内的n个抽样值y(k)，其中，n为大于1的整数，k为大于零且不大于n的整数；

利用能量检测器，分别对n个抽样值y(k)进行平方并求和，得到接收信号能量值E。

根据本发明SDSADCR方法的另一个示例而非限制，图1所示的实施例中，第一门限值E_th1小于第二门限值E_th2。相应的，103可以通过如下方式实现：若上一次判决结果为H₀，选择本次判决门限值为第二门限值E_th2；若上一次判决结果为H₁，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1。

根据本发明SDSADCR方法的一个具体实施例，与上述SDSADCR方法的另一个示例相应的，104的操作可以通过如下方式实现：

本次判决门限值为第一门限值E_th1时，比较接收信号能量值E是否大于第一门限值E_th1；若接收信号能量值E大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₀。也即：进行本次判决时，只有当E大于第一门限值E_th1时判决该目标频率的信道上存在主用户，否则，就认为该目标频率的信道上不存在主用户；

本次判决门限值为第二门限值E_th2时，比较接收信号能量值E是否大于第二门限值E_th2；若接收信号能量值E大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₀。也即：进行本次判决时，只有当E大于第二门限值E_th2时判决该目标频率的信道上存在主用户，否则，就认为该目标频率的信道上不存在主用户。

由于第一门限值E_th1与第二门限值E_th2之间存在一定的裕量，需要相当的能量差才会导致判决结果的改变，因此，本发明实施例的SDSADCR方法拥有很强的抗噪声以及抗信道衰落的能力。同时，每次进行判决时只采用一个门限值，只需要判决一次就能得到判决结果，相对于现有技术的双门限能量检测方案，判决次数大大减少。

根据本发明SDSADCR方法的另一个具体实施例，在上述各实施例的SDSADCR方法中，响应于接收信号能量值E为首次针对目标频率获取得到，可以基于第一门限值E_th1与第二门限值E_th2之间的第三门限值E_th3，对接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

示例性地，E_th3＝(E_th1+E_th2)/2。

示例性地，与上述SDSADCR方法的另一个具体实施例相应的，可以通过如下方式对接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果：比较接收信号能量值E是否大于第三门限值E_th3；若接收信号能量值E大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₀。

进一步示例性地，还可以预先获取第三门限值E_th3。

由于本发明实施例的SDSADCR方法确定本次判决门限值时会参考上一次判决结果，因此，响应于接收信号能量值E为首次针对目标频率获取得到，对第一次判决采用单门限判决方案。虽然第一次判决的结果对以后的判决结果可能会有影响，当时，由于信道状态与主用户的随机性，该影响会随着后续判决次数的增加而逐渐变小，可以忽略不计。

根据本发明SDSADCR方法的又一个具体实施例，在上述各实施例的SDSADCR方法中，响应于本次判决结果为H₀，可以在该目标频率的信道上进行从用户的数据传输。响应于本次判决结果为H₁，可以按照预设判决周期，在下一个判决时刻，重新开始执行101的操作，即再次执行本发明上述各实施例的SDSADCR方法。

图4发明SDSADCR方法另一个实施例的流程图。如图4所示，该实施例的SDSADCR方法包括：

201，针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E。

示例性地，该201可以通过如下方式实现：

利用带通滤波器BPF，在目标频率的一个信道上接收信号y(t)；

利用模拟数字转换器ADC，获取接收信号y(t)在抽样时间内的n个抽样值y(k)，其中，n为大于1的整数，k为大于零且不大于n的整数；

利用能量检测器，分别对n个抽样值y(k)进行平方并求和，得到接收信号能量值E。

202，识别接收信号能量值E是否为非首次针对目标频率获取得到。响应于接收信号能量值E为非首次针对目标频率获取得到，执行203。否则，响应于接收信号能量值E为首次针对目标频率获取得到，执行211。

203，获取针对目标频率的上一次判决结果。

其中，上一次判决结果包括H₁与H₀，其中，H₁表示该目标频率的信道上存在主用户，H₀表示该目标频率的信道上不存在主用户。

204，识别上一次判决结果是否为H₀。若上一次判决结果为H₀，执行205。否则，若上一次判决结果为H₁，执行209。

205，考虑随机噪声影响，选择本次判决门限值为第二门限值E_th2。

206，比较接收信号能量值E是否大于第二门限值E_th2。若接收信号能量值E大于第二门限值E_th2，执行207。否则，若接收信号能量值E不大于第二门限值E_th2，执行208。

207，本次判决结果为H₁。

之后，不再执行本实施例的后续流程，或者，也可以按照预设判决周期，在下一个判决时刻，返回执行201的操作，其中的目标频率和/或信道可以与本次流程中的相同，也可以选择其它目标频率或者本次流程中目标频率的其它信道进行。

208，本次判决结果为H₀。之后，执行213的操作。

209，考虑随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1。

其中，E_th1、E_th2的取值为预先设定的、大于零的数，且第一门限值E_th1小于第二门限值E_th2。如图5所示，为本发明SDSADCR方法中的一个本次判决门限值示意图。

210，比较接收信号能量值E是否大于第一门限值E_th1。若接收信号能量值E大于第一门限值E_th1，执行207。否则，若接收信号能量值E不大于第一门限值E_th1，执行208。

211，获取第一门限值E_th1与第二门限值E_th2之间的第三门限值E_th3，示例性地，E_th3＝(E_th1+E_th2)/2，另外，也可以根据实际需求选择第二门限值E_th2之间的第三门限值E_th3之间的其它值作为第三门限值E_th3。

212，比较接收信号能量值E是否大于第三门限值E_th3。若接收信号能量值E大于第三门限值E_th3，执行207。否则，若接收信号能量值E不大于第三门限值E_th3，执行208。

213，在该目标频率的信道上进行从用户的数据传输。

图6为本发明SDSADCR装置一个实施例的结构示意图。该实施例的SDSADCR装置可用于实现本发明上述各实施例SDSADCR方法的流程。如图6所示，其包括第一获取单元301、第二获取单元302、选择单元303与判决单元304。

其中，第一获取单元301，用于针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E。

第二获取单元302，用于响应于第一获取单元301获取到的接收信号能量值E为非首次针对目标频率获取得到，获取针对目标频率的上一次判决结果，其中，上一次判决结果包括H₁与H₀。其中，H₁表示该目标频率的信道上存在主用户，H₀表示该目标频率的信道上不存在主用户。

选择单元303，用于根据第二获取单元302获取到的上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2。其中，E_th1、E_th2的取值为预先设定的、大于零的数。

判决单元304，用于基于选择单元303选择的本次判决门限值，对第一获取单元301获取到的接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

本发明上述实施例提供的SDSADCR装置，针对目标频率的一个信道，在抽样时间内的接收信号能量值E为非首次针对该目标频率获取得到时，获取针对该目标频率的上一次判决结果，根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，对接收信号能量值E进行判决，因此，至少具有以下有益技术效果：

抗噪声能力强：综合考虑上一次判决结果与随机噪声影响来确定本次判决门限值，而不是采用固定门限进行判决，拥有良好的抗噪声能力，避免了随机噪声对本次判决结果的影响，有效保障了判决结果的正确性，提高了能量检测性能；

保障了用户终端上通信系统的稳定性：每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，所需判决次数少，无需长时间占用相应的系统资源，提高了系统的稳定性；

提高了频谱资源的利用率：针对目标频率上的每个信道，每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，便于从用户快速选择目标频率的信道进行数据传输，提高了频谱资源的利用率。

图7为本发明SDSADCR装置另一个实施例的结构示意图。与图6所示的实施例相比，该实施例的SDSADCR装置中，第一获取单元301具体可以包括BPF401、ADC402与能量检测器403。

其中，BPF401，用于在目标频率的一个信道上接收信号y(t)。

ADC402，用于获取接收信号y(t)在抽样时间内的n个抽样值y(k)。其中，n为大于1的整数，k为大于零且不大于n的整数。

能量检测器403，用于分别对n个抽样值y(k)进行平方并求和，得到接收信号能量值E。

根据本发明SDSADCR装置的一个示例而非限制，第一门限值E_th1小于第二门限值E_th2。相应的，选择单元303具体响应于上一次判决结果为H₀，选择本次判决门限值为第二门限值E_th2；响应于上一次判决结果为H₁，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1。

根据本发明SDSADCR装置的一个具体实施例，判决单元304，还用于响应于第一获取单元301获取到的接收信号能量值E为首次针对目标频率获取得到，基于第一门限值E_th1与第二门限值E_th2之间的第三门限值E_th3，对接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

根据本发明SDSADCR装置的一个示例而非限制，判决单元303，还可用于预先获取第三门限值E_th3。示例性地，可以通过如下方式获取第三门限值E_th3：E_th3＝(E_th1+E_th2)/2。

根据本发明SDSADCR装置的另一个具体实施例，在本发明上述各实施例的本发明SDSADCR装置中，判决单元304可以通过如下方式得到本次判决结果：

在本次判决门限值为第一门限值E_th1时，比较接收信号能量值E是否大于第一门限值E_th1；若接收信号能量值E大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₀；

在本次判决门限值为第二门限值E_th2时，比较接收信号能量值E是否大于第二门限值E_th2；若接收信号能量值E大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₀；

在本次判决门限值为第三门限值E_th3时，比较接收信号能量值E是否大于第三门限值E_th3；若接收信号能量值E大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₀。

根据本发明SDSADCR装置的另一个示例而非限制，判决单元304得到本次判决结果后可以存储以用于下一次判决，具体可以存储在自身，也可以存储在选择单元303可以访问的外部存储单元中，或者存储在选择单元303中。

图8为本发明SDSADCR装置又一个实施例的结构示意图。如图8所示，与本发明上述各实施例的SDSADCR装置相比，该实施例的SDSADCR装置还包括通信单元305，用于根据判决单元304得到的判决结果，响应于本次判决结果为H₀，在该目标频率的信道上进行从用户的数据传输。

本发明实施例还提供了一种用户终端，其可以包括本发明上述图6至图8任意一个实施例的SDSADCR装置。本发明实施例提供的用户终端可以作为从用户的用户终端，实现本发明上述各实施例的SDSADCR方法。

本发明上述实施例提供的用户终端包括本发明上述实施例的SDSADCR装置，针对目标频率的一个信道，在抽样时间内的接收信号能量值E为非首次针对该目标频率获取得到时，获取针对该目标频率的上一次判决结果，根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，对接收信号能量值E进行判决，因此，至少具有以下有益技术效果：

抗噪声能力强：综合考虑上一次判决结果与随机噪声影响来确定本次判决门限值，而不是采用固定门限进行判决，拥有良好的抗噪声能力，避免了随机噪声对本次判决结果的影响，有效保障了判决结果的正确性，提高了能量检测性能；

保障了用户终端上通信系统的稳定性：每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，所需判决次数少，无需长时间占用相应的系统资源，提高了系统的稳定性；

提高了频谱资源的利用率：针对目标频率上的每个信道，每次仅采用一个门限值进行能量检测与判决，一次判决即可得到相应的判决结果，便于从用户快速选择目标频率的信道进行数据传输，提高了频谱资源的利用率。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例中，本发明实施例从现有的双门限能量检测方案由于门限数量多导致的中间状态E_th1≤E≤E_th2入手，综合考虑频谱检测中的各项性能指标，例如，碰撞概率、频谱资源利用率等，提出一种SDSADCR方法，改善了现有的双门限能量检测方案在出现中间状态不进行任何判决的不足，而是参考上一次判决结果与随机噪声影响来选择本次判决门限值，在保证碰撞概率在可接受范围内的前提下，减小了噪声随机性对用户终端上通信系统的影响与检测次数，从而提高了频谱资源的利用率，提升了频谱检测性能。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (19)

1.一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测方法，其特征在于，包括：

针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E；

响应于所述接收信号能量值E为非首次针对所述目标频率获取得到，获取针对所述目标频率的上一次判决结果，其中，上一次判决结果包括H₁与H₀，其中，H₁表示该目标频率的所述信道上存在主用户，H₀表示该目标频率的所述信道上不存在主用户；

根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，其中，E_th1、E_th2的取值为预先设定的、大于零的数；

基于选择的本次判决门限值对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E包括：

利用带通滤波器BPF，在目标频率的一个信道上接收信号y(t)；

利用模拟数字转换器ADC，获取接收信号y(t)在抽样时间内的n个抽样值y(k)，其中，n为大于1的整数，k为大于零且不大于n的整数；

利用能量检测器，分别对n个抽样值y(k)进行平方并求和，得到接收信号能量值E。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一门限值E_th1小于第二门限值E_th2；

根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2包括：

若上一次判决结果为H₀，选择本次判决门限值为第二门限值E_th2；若上一次判决结果为H₁，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于选择的本次判决门限值对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果包括：

本次判决门限值为第一门限值E_th1时，比较接收信号能量值E是否大于第一门限值E_th1；若接收信号能量值E大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₀；

本次判决门限值为第二门限值E_th2时，比较接收信号能量值E是否大于第二门限值E_th2；若接收信号能量值E大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₀。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，响应于所述接收信号能量值E为首次针对所述目标频率获取得到，基于第一门限值E_th1与第二门限值E_th2之间的第三门限值E_th3，对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，E_th3＝(E_th1+E_th2)/2。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于选择的本次判决门限值对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果包括：

比较接收信号能量值E是否大于第三门限值E_th3；若接收信号能量值E大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₀。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括预先获取第三门限值E_th3的操作。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，响应于本次判决结果为H₀，在该目标频率的所述信道上进行从用户的数据传输。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，响应于本次判决结果为H₁，按照预设判决周期，在下一个判决时刻，执行针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E的操作。

11.一种基于自适应双门限的认知无线电频谱检测装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于针对目标频率的一个信道，在抽样时间内获取接收信号能量值E；

第二获取单元，用于响应于所述接收信号能量值E为非首次针对所述目标频率获取得到，获取针对所述目标频率的上一次判决结果，其中，上一次判决结果包括H₁与H₀，其中，H₁表示该目标频率的所述信道上存在主用户，H₀表示该目标频率的所述信道上不存在主用户；

选择单元，用于根据上一次判决结果与随机噪声影响，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1或第二门限值E_th2，其中，E_th1、E_th2的取值为预先设定的、大于零的数；

判决单元，用于基于所述选择单元选择的本次判决门限值，对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，第一获取单元包括：

BPF，用于在目标频率的一个信道上接收信号y(t)；

ADC，用于获取接收信号y(t)在抽样时间内的n个抽样值y(k)，其中，n为大于1的整数，k为大于零且不大于n的整数；

能量检测器，用于分别对n个抽样值y(k)进行平方并求和，得到接收信号能量值E。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，第一门限值E_th1小于第二门限值E_th2；

所述选择单元，具体响应于上一次判决结果为H₀，选择本次判决门限值为第二门限值E_th2；响应于上一次判决结果为H₁，选择本次判决门限值为第一门限值E_th1。

14.根据权利要求11至13任意一项所述的装置，其特征在于，所述判决单元，还用于响应于所述接收信号能量值E为首次针对所述目标频率获取得到，基于第一门限值E_th1与第二门限值E_th2之间的第三门限值E_th3，对所述接收信号能量值E进行判决，得到本次判决结果。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，其特征在于，所述判决单元，还用于预先获取第三门限值E_th3。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，E_th3＝(E_th1+E_th2)/2。

17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述判决单元，具体在本次判决门限值为第一门限值E_th1时，比较接收信号能量值E是否大于第一门限值E_th1；若接收信号能量值E大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第一门限值E_th1，本次判决结果为H₀；

在本次判决门限值为第二门限值E_th2时，比较接收信号能量值E是否大于第二门限值E_th2；若接收信号能量值E大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第二门限值E_th2，本次判决结果为H₀；

在本次判决门限值为第三门限值E_th3时，比较接收信号能量值E是否大于第三门限值E_th3；若接收信号能量值E大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₁；若接收信号能量值E不大于第三门限值E_th3，本次判决结果为H₀。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，还包括：

通信单元，用于响应于本次判决结果为H₀，在该目标频率的所述信道上进行从用户的数据传输。

19.一种用户终端，其特征在于，包括权利要求11至18任意一项所述的基于自适应双门限的认知无线电频谱检测装置。

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