CN110138477B - 一种基于5g无线频谱感知方法 - Google Patents
一种基于5g无线频谱感知方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于5G无线频谱感知方法，包括如下步骤：采用5G多天线系统对要进行感知的信号进行接收，将接收到的信号数据进行能量计算，能量计算步骤为将信号数据切片，分为若干个数据片段，对每个数据片段进行读取，根据能量计算公式算出数据片段的能量值，将得到的能量值进行编号，每个能量值均与数据片段相对应，统计得到数据的能量总值，将检验统计量与判决门限进行比较，根据能量总值与判决门限的比较结果进行判决。
Description
技术领域
本发明涉及认知无线电频谱感知技术领域，尤其涉及一种基于5G无线频谱感知方法。
背景技术
频谱感知，是指认知用户通过各种信号检测和处理手段来获取无线网络中的频谱使用信息。从无线网络的功能分层角度看，频谱感知技术主要涉及物理层和链路层，其中物理层主要关注各种具体的本地检测算法，而链路层主要关注用户间的协作以及对本地感知、协作感知和感知机制优化3个方面。因此，目前频谱感知技术的研究大多数集中在本地感知、协作感知和感知机制优化3个方面。
本地频谱感知是指单个认知用户独立执行某种检测算法来感知频谱使用情况，其检测性能通常由虚警概率以及漏检概率进行衡量。匹配滤波器检测算法，是在确知主用户信号先验信息(如调制类型，脉冲整形，帧格式)情况下的最佳检测算法。循环平稳特征检测算法，其原理是通过分析循环自相关函数或者二维频谱相关函数的方法得到信号频谱相关统计特性，利用其呈现的周期性来区分主信号与噪声。协方差矩阵检测算法，利用主信号的相关性建立信号样本协方差矩阵，并以计算矩阵最大、最小特征值比率的方法做出判决。
现有的无线频谱感知方法中，信号接收过程中存在遗漏，且判定的过程中存在干扰。
发明内容
本发明提出了一种基于5G无线频谱感知方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提出了一种基于5G无线频谱感知方法，包括如下步骤：
S1:采用5G多天线系统对要进行感知的信号进行接收；
S2:将接收到的信号数据进行能量计算，能量计算步骤为：
A、将信号数据切片，分为若干个数据片段；
B、对每个数据片段进行读取，根据能量计算公式算出数据片段的能量值；
C、将得到的能量值进行编号，每个能量值均与数据片段相对应；
S3:统计得到数据的能量总值；
S4:将检验统计量与判决门限进行比较，根据能量总值与判决门限的比较结果进行判决。
优选的，所述S1中，所述5G多天线系统采用多元阵列分布，阵列采用圆形分布，圆形分布的多天线系统对四周的信号进行感知，在信号通过多天线系统时被天线系统感知，由于天线系统采用圆形分布，在信号通过多天线系统时，不会造成信号遗漏，提高了天线系统感知的范围，信号被感知的几率增大，不会造成感知信号遗漏。
优选的，所述S1中，所述信号接收过程为天线安装后，信号在空气中流动，与多天线接触，天线和接收设备连接，启动接收设备后，信号在传递的过程中产生电磁波，在电磁波的作用下，天线上产生感应电动势，接收设备的输入端就会产生高频电流，接收设备将高频电流进行转化，获得信号信息，完成对信号的接收。
优选的，所述多天线上加设对称振子，每个天线上最多加设一组对称振子，对称振子分布在天线两侧，在天线接收信号的过程中，对称振子增强信息电磁波的强度，对信号进行放大，由于信号的放大，使得天线上产生感应电动势更强，产生的高频电流容易被接收设备感知并进行转化，提高了信号接收的能力。
优选的，所述S2中，所述信号数据切片的过程中为将信号导入插值模块中，根据信息内容的分隔点，在分隔点处插入标记值，读取模块对信号解读过程中，根据标记值将信号数据拆分为若干个数据片段。
优选的，所述S3中，所述能量统计过程为能量值通过传输通道汇聚到能量库，根据能量的编号对每个数据片段的能量进行统计，得到每个片段的能量总值，将每个片段的能量总值综合，得到接收信号数据的能量总值。
优选的，所述能量统计采用逐一统计方法，由单个的小数据能量渐渐统计至大数据能量，降低能量统计的难度。
优选的，所述S4中，所述判决过程为将片段的能量总值输入对比模块内，对比模块内设定有对比值，对比值的设置是根据已知用户信号的能量值进行设置。
优选的，所述对比值排除噪音和其他因素的干扰，在对比值上加上噪音和其他因素干扰的能量区间，得到对比值的能量区间总值，选取能量区间总值上的最小值作为对比值，对比值加上噪音和其他因素干扰的能量区间值，可提高信号感知的能力，在接收的信号受到干扰后，可能丢失某一数据片段，导致数据的能量总量减小，采用正常的对比值无法达到正常对比的效果，导致存在的信号被忽略，降低了感知的精确度。
优选的，所述S4中，所述判决的依据为当能量总值大于或等于判决门限时，判决主用户信号存在，否则认为主用户信号不存在。
本发明提出的一种基于5G无线频谱感知方法，有益效果在于：
1、对接收的信息进行接片，降低数据就算的难度，提高数据能量计算的速度通。
2、过加设干扰的能量区间，提高了信息的感知度，使得判别更精确。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
本发明提出了一种基于5G无线频谱感知方法，包括如下步骤：
S1:采用5G多天线系统对要进行感知的信号进行接收，5G多天线系统采用多元阵列分布，阵列采用圆形分布，圆形分布的多天线系统对四周的信号进行感知，在信号通过多天线系统时被天线系统感知，由于天线系统采用圆形分布，在信号通过多天线系统时，不会造成信号遗漏，提高了天线系统感知的范围，信号被感知的几率增大，不会造成感知信号遗漏，信号接收过程为天线安装后，信号在空气中流动，与多天线接触，天线和接收设备连接，启动接收设备后，信号在传递的过程中产生电磁波，在电磁波的作用下，天线上产生感应电动势，接收设备的输入端就会产生高频电流，接收设备将高频电流进行转化，获得信号信息，完成对信号的接收，多天线上加设对称振子，每个天线上最多加设一组对称振子，对称振子分布在天线两侧，在天线接收信号的过程中，对称振子增强信息电磁波的强度，对信号进行放大，由于信号的放大，使得天线上产生感应电动势更强，产生的高频电流容易被接收设备感知并进行转化，提高了信号接收的能力；
S2:将接收到的信号数据进行能量计算，能量计算步骤为：
A、将信号数据切片，降低计算难度，分为若干个数据片段，信号数据切片的过程中为将信号导入插值模块中，根据信息内容的分隔点，在分隔点处插入标记值，读取模块对信号解读过程中，根据标记值将信号数据拆分为若干个数据片段；
B、对每个数据片段进行读取，根据能量计算公式算出数据片段的能量值，数据片段较小，可同时对多个数据片段进行计算；
C、将得到的能量值进行编号，方便之后进行统计，每个能量值均与数据片段相对应；
S3:统计得到数据的能量总值，能量统计过程为能量值通过传输通道汇聚到能量库，根据能量的编号对每个数据片段的能量进行统计，得到每个片段的能量总值，将每个片段的能量总值综合，得到接收信号数据的能量总值，能量统计采用逐一统计方法，由单个的小数据能量渐渐统计至大数据能量，降低能量统计的难度；
S4:将检验统计量与判决门限进行比较，根据能量总值与判决门限的比较结果进行判决，判决过程为将片段的能量总值输入对比模块内，对比模块内设定有对比值，对比值的设置是根据已知用户信号的能量值进行设置，排除噪音和其他因素的干扰，在对比值上加上噪音和其他因素干扰的能量区间，得到对比值的能量区间总值，选取能量区间总值上的最小值作为对比值，对比值加上噪音和其他因素干扰的能量区间值，可提高信号感知的能力，在接收的信号受到干扰后，可能丢失某一数据片段，导致数据的能量总量减小，采用正常的对比值无法达到正常对比的效果，导致存在的信号被忽略，降低了感知的精确度，判决的依据为当能量总值大于或等于判决门限时，判决主用户信号存在，否则认为主用户信号不存在。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于5G无线频谱感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:采用5G多天线系统对要进行感知的信号进行接收；
S2:将接收到的信号数据进行能量计算，能量计算步骤为：
A、将信号数据切片，分为若干个数据片段；
B、对每个数据片段进行读取，根据能量计算公式算出数据片段的能量值；
C、将得到的能量值进行编号，每个能量值均与数据片段相对应；
S3:统计得到数据的能量总值；
S4:将检验统计量与判决门限进行比较，根据能量总值与判决门限的比较结果进行判决；
5G多天线系统采用多元阵列分布，阵列采用圆形分布，圆形分布的多天线系统对四周的信号进行感知，在信号通过多天线系统时被天线系统感知；
所述信号接收过程为天线安装后，信号在空气中流动，与多天线接触，天线和接收设备连接，启动接收设备后，信号在传递的过程中产生电磁波，在电磁波的作用下，天线上产生感应电动势，接收设备的输入端就会产生高频电流，接收设备将高频电流进行转化，获得信号信息，完成对信号的接收；
所述多天线上加设对称振子，每个天线上最多加设一组对称振子，对称振子分布在天线两侧，在天线接收信号的过程中，对称振子增强信息电磁波的强度，对信号进行放大；
所述S2中，所述信号数据切片的过程为将信号导入插值模块中，根据信息内容的分隔点，在分隔点处插入标记值，读取模块对信号解读过程中，根据标记值将信号数据拆分为若干个数据片段；
所述S3中，所述能量统计过程为能量值通过传输通道汇聚到能量库，根据能量的编号对每个数据片段的能量进行统计，得到每个片段的能量总值，将每个片段的能量总值综合，得到接收信号数据的能量总值；
所述S4中，所述判决过程为将片段的能量总值输入对比模块内，对比模块内设定有对比值，对比值的设置是根据已知用户信号的能量值进行设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G无线频谱感知方法，其特征在于，所述能量统计采用逐一统计方法，由单个的小数据能量渐渐统计至大数据能量。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G无线频谱感知方法，其特征在于，所述对比值排除噪音和干扰，在对比值上加上噪音和干扰的能量区间，得到对比值的能量区间总值，选取能量区间总值上的最小值作为对比值。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G无线频谱感知方法，其特征在于，所述S4中，所述判决的依据为当能量总值大于或等于判决门限时，判决主用户信号存在，否则认为主用户信号不存在。
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