CN112073131B

CN112073131B - 基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法及相关设备

Info

Publication number: CN112073131B
Application number: CN202010747039.5A
Authority: CN
Inventors: 许文俊; 王阳; 冯志勇; 张艺檬; 高晖; 张治�
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2040-07-29
Also published as: CN112073131A

Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法及相关设备，所述方法包括：对接收端接收到的接收信号进行采样处理；所述采样处理得到若干采样点；计算相邻两个采样点的相位差，得到第一相位差概率分布；对第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量；根据判决统计量，确定检测门限；将判决统计量与检测门限进行比较，若判决统计量大于检测门限，则判定主用户信号存在；反之，则判定主用户信号不存在。本申请在无线通信系统频谱感知中引入基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知机制，有效提高了频谱感知的有效性与可靠性；此外，还提出了采样倍频估计方案，可快速估计未知频率信息，实现盲频谱感知。

Description

基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法及相关设备

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及技术领域通信技术领域，尤其涉及一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法及相关设备。

背景技术

频谱感知技术可以检测当前频谱信息，发现空闲频谱资源以对其进行再利用，提高频谱利用率，缓解频谱紧缺导致的频谱供需矛盾。然而，在低信噪比通信环境中，快速、准确地感知频谱空洞具有挑战性；此外，实际通信环境中，无法准确获得先验信息以及无法实现发送端、接收端精准同步等问题难以避免，传统频谱感知方案如能量检测、循环平稳特征检测等，在这种信息不完全、不完美的场景下难以有效发挥作用。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法及相关设备。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法，包括：

对接收端接收到的接收信号进行采样处理；其中，所述采样处理包括若干采样点；

分别计算相邻两个所述采样点的相位差，得到所述接收信号对应的第一相位差概率分布；

对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量；

根据所述判决统计量，确定检测门限；

将所述判决统计量与所述检测门限进行比较，若所述判决统计量大于所述检测门限，则判定主用户信号存在；反之，则判定主用户信号不存在。

在一些实施方式中，所述对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量，具体包括：

根据所述第一相位差概率分布，得到第一一阶余弦特征量；

确定第一搜索范围，并根据所述第一搜索范围确定若干第一采样倍频；

对于每个所述第一采样倍频，计算其对应的第一一阶余弦特征量的值；

将最大的第一一阶余弦特征量的值作为所述判决统计量。

在一些实施方式中，所述根据所述判决统计量，确定检测门限，具体包括：

获取接收端接收到的高斯噪声信号，并得到所述高斯噪声信号对应的第二相位差概率分布；

根据所述第二相位差概率分布，得到第二一阶余弦特征量；

确定第二搜索范围，并根据所述第二搜索范围确定若干第二采样倍频；

对于每个所述第二采样倍频，计算其对应的第二一阶余弦特征量的值，并取最大的第二一阶余弦特征量的值作为待选检测门限；

根据随机生成的若干高斯噪声信号，得到若干所述待选检测门限；

根据虚警概率的数值，从若干所述待选检测门限中确定所述检测门限。

在一些实施方式中，所述确定第二搜索范围，具体包括：

将最大的第一一阶余弦特征量的值对应的所述第一采样倍频作为采样倍频估计值；

确定估计误差；

将所述采样倍频估计值减去所述估计误差作为下限，将所述采样倍频估计值加上所述估计误差作为上限，以确定所述第二搜索范围。

在一些实施方式中，所述对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量之前，还包括：

根据M₂M₄信噪比估计方法，估计所述接收信号的信噪比估计值；

根据所述信噪比估计值，调整所述采样点的数量。

在一些实施方式中，所述根据所述信噪比估计值，调整所述采样点的数量，具体包括：

当所述信噪比估计值小于-15dB时，保持当前的所述采样点的数量不变；

当所述信噪比估计值大于等于-15dB，且小于-5dB时，增加所述采样点的数量；

当所述信噪比估计值大于等于-5dB时，减少所述采样点的数量。

基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例提供了一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知装置，包括：

预处理模块，被配置为接收端接收到的接收信号进行采样处理；其中，所述采样处理包括若干采样点；分别计算相邻两个所述采样点的相位差，得到所述接收信号对应的第一相位差概率分布；

特征量提取模块，被配置为对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量；

判定模块，被配置为根据所述判决统计量，确定检测门限；将所述判决统计量与所述检测门限进行比较，若所述判决统计量大于所述检测门限，则判定主用户信号存在；反之，则判定主用户信号不存在。

基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法及相关设备，通过利用相位差概率分布函数的麦克劳林近似，提取相位差概率分布中的特征量，在信道衰落条件下，实现更加准确、更加鲁棒的频谱感知。根据麦克劳林近似结果，只有当主用户信号存在时，接收信号的相位差概率分布中存在余弦特征分量，且该特征分量与噪声功率无关，对频率失配不敏感。本申请提取检测相位差概率分布中的余弦分量，并与阈值对比，从而达到检测主用户信号是否存在，感知频谱空洞的目的。本申请能够有效提高低信噪比环境中的频谱感知能力，且在信息不完全、不完美的通信环境中，仍可快速有效地感知频谱空洞，鲁棒性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个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说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一个或多个实施例的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法流程图；

图2为本说明书一个或多个实施例的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知装置结构示意图；

图3为本说明书一个或多个实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

目前，频谱感知技术以能量检测和循环平稳特征检测为主。能量检测通过比较检测周期内接收信号的能量和门限值的大小，判定主用户信号是否存在。主用户信号存在时，信号能量较大，因此若检测能量值大于门限，则判定主用户信号存在，频谱被占用。循环平稳特征检测通过检测接收信号是否具有频谱相关性判定主用户信号是否存在。调制信号具有频谱相关性，而高斯白噪声不具有该特征，因此若接收信号具有频谱相关性，则判定主用户信号存在。此外，现有技术中也有一些其他的频谱感知方案；如利用信号的相位信息进行频谱感知、利用信号相位差的方差进行频谱感知等。

然而，传统频谱感知方案多基于理想假设，在信噪比低，先验信息缺少的恶劣通信环境中难以发挥感知作用。能量检测在低噪比或存在信道衰落的环境中，检测性能较差；此外，其门限值取决于噪声功率，检测准确度受噪声功率的不确定性影响较大。循环平稳特征检测方法复杂度较高，技术实用性较差；此外，该方法需要信号频率等先验信息以确定循环频率，检测性能受频率未知、频率失配等不确定因素影响较大。然而在实际环境中，通常难以获得噪声功率、信号频率等先验信息，多采用估计方法获得，且估计误差不可避免，此外由发送端和接收端同步误差引起的频率失配等问题不可避免，因此能量检测和循环平稳特征检测不适用于实际系统检测。

现有基于相位感知的方案只考虑了相位分布范围、相位差方差等统计量，未能充分利用相位信息，感知性能受限。其中，基于相位范围的感知方案只适用于较好的的信道环境，难以区分低信噪比环境中的主用户信号和噪声；基于相位差方差的感知方案只关注方差这一统计量，未能深入研究相位差的概率分布，在处理复PSK调制信号时，性能低于能量检测，此外，相位差的方差与采样频率相关，导致该方案只适用于特定采样频率，不适用于实际检测。

针对于上述现有技术存在的问题，本申请提供了一种基于相位差概率分布特征量提取的频谱感知方案。在低信噪比，存在信道衰落且无先验信息的通信环境中，接收端检测接收信号的相位差概率分布中是否存在余弦分量，若存在该分量，则判定主用户信号存在，反之则判定主用户信号不存在。噪声扰动信号相位差概率分布中存在的余弦特征量与噪声功率无关，且几乎不受频率不确定性影响，从而提高了检测的准确性和鲁棒性。此外本发明引入的低复杂度采样倍频估计机制，降低了检测复杂度，解决了先验信息未知时的快速盲频谱感知问题。

以下，通过具体的实施例来详细说明本申请的方案。

首先，本说明书一个或多个实施例提供了一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法。参考图1，所述的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法，包括以下步骤：

步骤S101、对接收端接收到的接收信号进行采样处理；其中，所述采样处理得到若干采样点；

步骤S102、分别计算相邻两个所述采样点的相位差，得到所述接收信号对应的第一相位差概率分布；

步骤S103、对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量；

步骤S104、根据所述判决统计量，确定检测门限；

步骤S105、将所述判决统计量与所述检测门限进行比较，若所述判决统计量大于所述检测门限，则判定主用户信号存在；反之，则判定主用户信号不存在。

本实施例中，步骤S101至步骤S102具体包括：

首先对接收端接收到的接收信号进行采样处理。接收信号y(n)可以通过如下公式表示：

其中，n为第n个采样点；f_c为载波频率；T_s为采样间隔；A(nT_s)为采样点的幅度；φ(nT_s)为采样点的相位；h(nT_s)为信道增益；u(nT_s)为高斯白噪声。

采样处理中相应的确定若干采样点。对于任意相邻的两个采样点，均计算其相位差，该相位差可以通过如下公式表示：

其中，

为第n个采样点对应的相位。

根据上述得到的各相邻采样点的相位差，得到接收信号对应的第一相位差概率分布。

假设主用户信号不存在，此时接收信号为高斯噪声，其相位均匀分布在[0,2π]区间内，计算可得高斯噪声的相位差服从[0,2π]区间的均匀分布，即

其中，

为主用户信号不存在时，第一相位差概率分布的理论表达式。

假设主用户信号存在，则根据相关技术，经过推导可以得到第一相位差概率分布的理论表达式为：

其中，

为主用户信号存在时，第一相位差概率分布的理论表达式；F(θ)为累计概率分布函数；γ为平均信噪比；η＝Θ-θ，Θ＝2πf_cT_s，Θ为不考虑噪声和衰落影响时，主用户信号的相位差。

本实施例中，根据各相邻采样点的相位差，得到的第一相位差概率分布与前述的

类似。

本实施例中，步骤S103具体包括：

分析前述理论情况下的

和

可知，余弦分量是

独有的特征量。故在本步骤中，首先提取第一相位差概率分布的一阶余弦特征量，本实施例中，根据第一相位差概率分布提取得到的一阶余弦特征量，称之为第一一阶余弦特征量。该第一一阶余弦特征量即第一相位差概率分布函数的傅里叶展开中的一阶余弦傅里叶系数。

假设主用户信号存在、且f_c载波频率已知时，第一一阶余弦特征量C¹有如下的理论表达式：

其中，f(θ)为前述步骤中，根据各相邻采样点的相位差得到的第一相位差概率分布。

本实施例中，面临的情况是未知主用户信号是否存在、f_c载波频率未知的情况。并且，现有频率估计方案复杂度较高，难以保证检测的实时性。针对这样的检测环境，本实施例提出通过提取最大余弦特征量和估计采样倍频的方式获取信号信息。

具体的，根据余弦函数的正交性可知，载波频率f_c使得积分

取值最大，该最大值即为第一一阶余弦特征量。

对于第一一阶余弦特征量C¹，其积分值可通过搜索获得。信噪比一定时，f(θ)取决于

为搜索时的采样倍频，本实施例中称之为第一采样倍频，相应的本实施例中搜索范围称之为第一搜索范围。

的导数为

即当

大于某个数值时，由

增加引起的

的变化可忽略不计，这意味着一维搜索可限制在较小范围内。实际上，当

时，

与

的差异可忽略不计(

是指比

稍大的取值)，因此，第一搜索范围可限制在[0,30]。

所以，在f_c载波频率未知的情况下，本实施例中提取得到第一一阶余弦特征量作为判决统计量T的方式可由如下公式表示：

也即，基于确定第一搜索范围，相应的确定若干第一采样倍频。然后，对于每个第一采样倍频，计算其对应的第一一阶余弦特征量的值，将最大的第一一阶余弦特征量的值作为判决统计量。

本实施例中，步骤S104至步骤S105具体包括：

本实施例中通过蒙特卡洛仿真来确定检测门限。具体的，将随机生成的高斯噪声信号作为信道的输入，并获取接收端接收到的该高斯噪声信号，并相应的得到该高斯噪声信号对应的第二相位差概率分布

与前述步骤类似的，根据第二相位差概率分布

得到其一阶余弦特征量，本实施例中称之为第二一阶余弦特征量。

然后，确定第二搜索范围，并根据第二搜索范围确定若干第二采样倍频。

本实施例中，第二搜索范围的确定需要获取频率信息。具体的，将最大的第一一阶余弦特征量的值对应的第一采样倍频作为采样倍频估计值

该采样倍频估计值

的计算方式如下：

由于接收信号的信噪比较低，且采样点数有限，统计得到的概率分布可能会与理论分布存在差异，这导致采样倍频的估计存在误差。估计误差的具体数值可由实验测得。

则根据采样倍频估计值

以及估计误差k_e，第二搜索范围可以确定为

相应的，根据第二搜索范围，确定若干第二采样倍频

即

然后，对于每个第二采样倍频，计算其对应的第二一阶余弦特征量的值，并取最大的第二一阶余弦特征量的值作为待选检测门限。确定待选检测门限的方式可由如下公式表示：

其中，

为待选检测门限；

为第二一阶余弦特征量。

进一步的，基于随机生成的若干不同的高斯噪声信号，重复执行上述确定待选检测门限的步骤，以得到若干待选检测门限。最后，根据虚警概率的数值，在若干待选检测门限中确定得到检测门限。

最后，将前述步骤中得到的判决统计量与检测门限进行比较，若判决统计量大于检测门限，则判定主用户信号存在；若判决统计量小于检测门限，则判定主用户信号不存在。

由上述实施例可见，本实施例的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法，本申请面向低信噪比瑞利衰落信道频谱感知，基于相位差概率分布函数的麦克劳林近似，引入基于余弦特征量检验的频谱感知方案，可充分提高低信噪比条件下的频谱感知性能。此外，当噪声功率、信号频率等先验信息未知或存在估计误差时，传统的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法受以上不确定因素影响，性能下降较多，而本实施例对以上不确定因素具有强鲁棒性：一方面，本实施例不需要噪声功率信息；另一方面，本实施例可以有效估计采样倍频，且估计误差不影响特征提取。因此本申请中基于相位差概率分布函数麦克劳林近似的感知法可以在信息不完整、不完美的通信环境中有效发挥感知作用，更适用于实际检测。

作为一个可选的实施例，在前实施例中对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量的步骤之前，还给出了根据信噪比估计值相应调整所述采样点的数量的方案。

具体的，包括：利用M₂M₄信噪比估计方案，估计所述接收信号的信噪比估计值；根据所述信噪比估计值，调整所述采样点的数量。

由频谱感知基本原理可知，在一定条件下，通过延长感知时间，增加采样得到的样本数量，可以提高正确检测概率，但这会造成传输时间减少，吞吐量降低，因此需要选择合适的感知时间在提高检测概率的同时兼顾系统吞吐量。感知时间与采样点的数量成正比，而合适的采样点的数量与信噪比相关：信噪比越低，达到目标检测概率所需的采样点的数量越多；但是当信噪比低于一定程度时，提高采样点的数量并不能很好地提高检测性能。综合以上分析，检测概率和系统吞吐量之间存在一个均衡，可以根据信噪比选择合适的感知时间实现二者的优化。

信噪比估计存在误差，且误差大小取决于通信环境和采样点的数量。考虑到本实施例的目标是提高检测概率并保证系统吞吐量，而并非准确估计信噪比，因此本实施例允许信噪估计误差存在，并给出相应的采样点的数量(感知时间)调整策略。

具体的，当初始的采样点的数量为4000时，采样点的数量随信噪比的调整策略如下：

当所述信噪比估计值小于-15dB时，此时信噪比过低，此时提高采样点的数量对检测性能的提高不大，故保持当前的所述采样点的数量不变；

当所述信噪比估计值大于等于-15dB，且小于-5dB时，信道环境较好，此时提高采样点的数量可以很大程度上提高检测性能，故增加所述采样点的数量；

当所述信噪比估计值大于等于-5dB时，信道环境良好，此时较少的采样点的数量即可充分反映总体特征，故适当减少所述采样点的数量。

在本实施例的方法中，在得到判决统计量的步骤之前，可以循环反馈执行上述的调整采样点的数量的步骤。

可见，本实施例的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法中，提出了基于信噪比估计的采样点的数量反馈调整方案，兼顾了正确检测概率和通信系统吞吐量，保证通信系统整体性能。

需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知装置。参考图2，所述的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知装置，包括：

预处理模块201，被配置为对接收端接收到的接收信号进行采样处理；其中，所述采样处理包括若干采样点；分别计算相邻两个所述采样点的相位差，得到所述接收信号对应的第一相位差概率分布；

特征量提取模块202，被配置为对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量；

判定模块203，被配置为根据所述判决统计量，确定检测门限；将所述判决统计量与所述检测门限进行比较，若所述判决统计量大于所述检测门限，则判定主用户信号存在；反之，则判定主用户信号不存在。

作为一个可选的实施例，所述特征量提取模块，具体被配置为为根据所述第一相位差概率分布，得到第一一阶余弦特征量；确定第一搜索范围，并根据所述第一搜索范围确定若干第一采样倍频；对于每个所述第一采样倍频，计算其对应的第一一阶余弦特征量的值；将最大的第一一阶余弦特征量的值作为所述判决统计量。

作为一个可选的实施例，所述判定模块，具体被配置为获取接收端接收到的高斯噪声信号，并得到所述高斯噪声信号对应的第二相位差概率分布；根据所述第二相位差概率分布，得到第二一阶余弦特征量；确定第二搜索范围，并根据所述第二搜索范围确定若干第二采样倍频；对于每个所述第二采样倍频，计算其对应的第二一阶余弦特征量的值，并取最大的第二一阶余弦特征量的值作为待选检测门限；根据随机生成的若干高斯噪声信号，得到若干所述待选检测门限；根据虚警概率的数值，从若干所述待选检测门限中确定所述检测门限。

其中，所述确定第二搜索范围，具体包括：将最大的第一一阶余弦特征量的值对应的所述第一采样倍频作为采样倍频估计值；确定估计误差；将所述采样倍频估计值减去所述估计误差作为下限，将所述采样倍频估计值加上所述估计误差作为上限，以确定所述第二搜索范围。

作为一个可选的实施例，所述预处理模块，具体被配置为根据所述接收信号，利用M₂M₄信噪比估计方案，估计所述接收信号的信噪比估计值；根据所述信噪比估计值，调整所述采样点的数量。

其中，所述根据所述信噪比估计值，调整所述采样点的数量，具体包括：当所述信噪比估计值小于-15dB时，保持当前的所述采样点的数量不变；当所述信噪比估计值大于等于-15dB，且小于-5dB时，增加所述采样点的数量；当所述信噪比估计值大于等于-5dB时，减少所述采样点的数量。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知装置用于实现前述实施例中相应的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法，并且具有相应的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法。

图3示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法，其特征在于，包括：

对接收端接收到的接收信号进行采样处理；其中，所述采样处理得到若干采样点；

根据所述判决统计量，确定检测门限；

将所述判决统计量与所述检测门限进行比较，若所述判决统计量大于所述检测门限，则判定主用户信号存在；反之，则判定主用户信号不存在；

所述对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量，具体包括：根据所述第一相位差概率分布，得到第一一阶余弦特征量；确定第一搜索范围，并根据所述第一搜索范围确定若干第一采样倍频；对于每个所述第一采样倍频，计算其对应的第一一阶余弦特征量的值；将最大的第一一阶余弦特征量的值作为所述判决统计量；

所述根据所述判决统计量，确定检测门限，具体包括：获取接收端接收到的高斯噪声信号，并得到所述高斯噪声信号对应的第二相位差概率分布；根据所述第二相位差概率分布，得到第二一阶余弦特征量；确定第二搜索范围，并根据所述第二搜索范围确定若干第二采样倍频；对于每个所述第二采样倍频，计算其对应的第二一阶余弦特征量的值，并取最大的第二一阶余弦特征量的值作为待选检测门限；根据随机生成的若干高斯噪声信号，得到若干所述待选检测门限；根据虚警概率的数值，从若干所述待选检测门限中确定所述检测门限；

所述确定第二搜索范围，具体包括：将最大的第一一阶余弦特征量的值对应的所述第一采样倍频作为采样倍频估计值；确定估计误差；将所述采样倍频估计值减去所述估计误差作为下限，将所述采样倍频估计值加上所述估计误差作为上限，以确定所述第二搜索范围。

2.根据权利要求1所述的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法，其特征在于，所述对所述第一相位差概率分布进行特征量提取，得到判决统计量之前，还包括：

根据M ₂ M ₄信噪比估计算法，估计所述接收信号的信噪比估计值；

根据所述信噪比估计值，调整所述采样点的数量。

3.根据权利要求2所述的基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知方法，其特征在于，所述根据所述信噪比估计值，调整所述采样点的数量，具体包括：

4.一种基于相位差分布曲线解析表达的频谱感知装置，其特征在于，包括：

预处理模块，被配置为对接收端接收到的接收信号进行采样处理；其中，所述采样处理得到若干采样点；分别计算相邻两个所述采样点的相位差，得到所述接收信号对应的第一相位差概率分布；

判定模块，被配置为根据所述判决统计量，确定检测门限；将所述判决统计量与所述检测门限进行比较，若所述判决统计量大于所述检测门限，则判定主用户信号存在；反之，则判定主用户信号不存在；

所述特征量提取模块，具体被配置为根据所述第一相位差概率分布，得到第一一阶余弦特征量；确定第一搜索范围，并根据所述第一搜索范围确定若干第一采样倍频；对于每个所述第一采样倍频，计算其对应的第一一阶余弦特征量的值；将最大的第一一阶余弦特征量的值作为所述判决统计量；

所述判定模块，具体被配置为获取接收端接收到的高斯噪声信号，并得到所述高斯噪声信号对应的第二相位差概率分布；根据所述第二相位差概率分布，得到第二一阶余弦特征量；确定第二搜索范围，并根据所述第二搜索范围确定若干第二采样倍频；对于每个所述第二采样倍频，计算其对应的第二一阶余弦特征量的值，并取最大的第二一阶余弦特征量的值作为待选检测门限；根据随机生成的若干高斯噪声信号，得到若干所述待选检测门限；根据虚警概率的数值，从若干所述待选检测门限中确定所述检测门限；

所述判定模块，具体被配置为将最大的第一一阶余弦特征量的值对应的所述第一采样倍频作为采样倍频估计值；确定估计误差；将所述采样倍频估计值减去所述估计误差作为下限，将所述采样倍频估计值加上所述估计误差作为上限，以确定所述第二搜索范围。

5.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任意一项所述的方法。