CN115066017B - 频谱感知方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

频谱感知方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种频谱感知方法、装置、电子设备及存储介质，该方法涉及通信技术领域，应用于虚拟无线接入网VRAN基站，包括：接收基于至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；待检测信号用于指示非授权用户接收的授权用户的频谱信号；自相关系数对应的加权和是对各非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并执行通信计算一体化辅助频谱感知；基于自相关系数对应的加权和，确定授权用户的频谱状态。本发明提供的方法，实现了低时延通信，降低了数据处理的复杂度，提升了频谱资源的利用率。

Description

频谱感知方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种频谱感知方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着第五代移动网络(5th Generation Mobile Networks，5G)和第六代移动网络(6th Generation Mobile Networks，6G)的高速发展，未来业务将聚焦在高可靠低时延通信(Ultra-reliable and Low Latency Communications，uRLLC)、大规模机器类通信(Massive Machine Type Communication，mMTC)和增强型移动宽带(Enhanced MobileBroadband，eMBB)等三个方面，拓展出车联网、无人机组网、卫星网络等应用场景，与传统静态、低移动性场景相比具有极端移动性,会受到高多普勒频移的严重影响。正交时频空(Orthogonal Time and Frequency Space，OTFS)技术可将数据调制到时延多普勒域(Delay-Doppler，DD)，以满足极端移动场景下的高可靠需求，OTFS信号也将在高移动应用场景下得到用户的广泛应用。在基于OTFS系统和虚拟无线接入网(Virtual Radio AccessNetworks，VRAN)基站的高移动应用场景下，随着用户设备的指数型增长，需要对有限的频谱资源进行灵活分配，可采用频谱感知技术对频谱状态进行实时感知，保证在授权用户不受干扰的情况下，非授权用户对空闲频谱进行充分利用。频谱感知技术的关键是能从干扰信号和噪音中区分出传输信号，在此基础上，能够高精度地检测出频谱空洞，即信道中频谱未被使用的部分。
现有的频谱感知技术分为单节点和多用户协作频谱感知技术，其中，单节点频谱感知技术数据处理能力有限的方法；若信号受多径效应等因素影响，会导致用户接收后做出错误的判断，以及存在隐藏终端等问题，即用户会将信号覆盖范围外的感知节点判决其频谱处于空闲状态，从而对用户的正常通信产生干扰；协作频谱感知技术使得多个用户节点相互合作，充分利用各节点的感知信息，克服单节点存在的缺陷，提升感知性能。如何将各用户节点感知信息进行高效融合是协作频谱感知的关键，常用的融合方式包括决策融合和数据融合。然而，两种融合方式都需要将数据传输至融合中心(Fusion Center，FC)，多路感知信息在不同时间资源块进行传输，FC对多路感知信号进行解调融合后再进行判决，先通信再计算，通信、感知、计算相互分离，导致通信时延过高。
发明内容
针对相关技术存在的问题，本发明提供一种频谱感知方法、装置、电子设备及存储介质，实现低时延通信。
本发明提供一种频谱感知方法，应用于虚拟无线接入网VRAN基站，所述方法包括：
接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；
基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。
根据本发明提供的一种频谱感知方法，所述基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态，包括：
基于所述自相关系数对应的加权和，计算检测统计量；
基于所述检测统计量，确定所述授权用户的频谱状态。
根据本发明提供的一种频谱感知方法，所述基于所述检测统计量，确定所述授权用户的频谱状态，包括：
将所述检测统计量与判决门限进行判决，确定判决结果；
基于所述判决结果，确定所述授权用户的频谱状态。
根据本发明提供的一种频谱感知方法，所述基于所述判决结果，确定所述授权用户的频谱状态，包括：
在所述判决结果为所述检测统计量大于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱被占用；
在所述判决结果为所述检测统计量小于或等于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱处于空闲状态。
根据本发明提供的一种频谱感知方法，所述待检测信号表示加入循环前缀的正交时频空OTFS信号。
根据本发明提供的一种频谱感知方法，所述频谱状态包括以下至少一项：占用状态、空闲状态。
本发明还提供一种频谱感知装置，应用于虚拟无线接入网VRAN基站，所述装置包括：
接收模块，用于接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；
确定模块，用于基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。
本发明还提供一种电子设备，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述任一种所述频谱感知方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述频谱感知方法的步骤。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述频谱感知方法的步骤。
本发明提供的频谱感知方法，通过接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，待检测信号用于指示非授权用户接收的授权用户的频谱信号；自相关系数对应的加权和是对各非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于VRAN技术，将基站重构为DU和CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；再基于自相关系数对应的加权和，确定授权用户的频谱状态。本发明提供的频谱感知方法，实现了低时延通信，降低了数据处理的复杂度，提升了频谱资源的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的频谱感知方法的应用场景示意图；
图2是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之一；
图3是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之二；
图4是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之三；
图5是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之四；
图6是本发明提供的频谱感知装置的结构示意图；
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
下面结合附图，通过一些实施例及其应用场景对本发明提供的频谱感知方法进行详细地说明。
本发明提供一种频谱感知方法，该频谱感知方法可适用于多用户协作频谱感知的应用场景中，接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为所述分布单元(Distributed Unit，DU)和集中单元(Centralized Unit，CU)并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。本发明通过各非授权用户接收的授权用户的频谱信号，对该频谱信号计算自相关系数并采取空中计算，得到自相关系数对应的加权和，确定授权用户的频谱状态，实现低时延通信，降低了数据处理的复杂度，提升了频谱资源的利用率。
图1是本发明提供的频谱感知方法的应用场景示意图，如图1所示，包括：非授权用户101、非授权用户102、非授权用户103、非授权用户104、非授权用户105和授权用户106，以及VRAN基站107；其中，非授权用户101、非授权用户102、非授权用户103、非授权用户104、非授权用户105和授权用户106共同处于同一个基站所覆盖的网络中，非授权用户可以是无人机，即在高移动场景下，多个非授权用户接收到来自授权用户的待检测信号，在高移动场景下，授权用户与非授权用户之间相互通信的信号为加入循环前缀(Cyclic Prefix，CP)的OTFS信号。
需要说明的是，非授权用户的数量可以根据实际情况进行限定，非授权用户和授权用户在同一个基站所能覆盖的网络中的具体位置也不是固定不变的，可以根据实际情况进行设定。
VRAN将基站重构为集中单元(Central Unit，CU)和分布单元(Distributed Unit，DU)，其中，CU处理基站的非实时功能，DU处理基站的实时性功能，本发明利用基于VRAN基站接收至少一个非授权用户接收的待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和，基于自相关系数对应的加权和，确定授权用户的频谱状态。
图2是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之一，如图2所示，应用于虚拟无线接入网VRAN基站，该方法包括步骤210-步骤220，其中：
步骤210，接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；
步骤220，基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。
需要说明的是，本发明提供的频谱感知方法可适用于多用户协作频谱感知的应用场景中。该方法的执行主体可以为频谱感知装置，例如电子设备、或者该频谱感知装置中的用于执行频谱感知方法的控制模块。
可选地，所述待检测信号表示加入循环前缀的正交时频空OTFS信号。
可选地，频谱状态包括以下至少一种：占用状态、空闲状态。
具体地，授权用户使用加入循环前缀的OTFS信号进行通信，至少一个非授权用户分别对授权用户的频谱状态进行感知，能够接收到授权用户的频谱信号，各非授权用户分别能够接收到待检测信号；其中，各非授权用户分别接收到的待检测信号与授权用户是一一对应的关系。
其中，在接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和之前，各非授权用户分别根据所接收的待检测信号计算自相关系数，即各非授权用户根据循环前缀和OTFS信号自身的自相关性计算自相关系数，再根据权重对各自计算的自相关系数进行预处理，得到预处理后的加权自相关系数。
具体地，各非授权用户分别接收到待检测信号之后，即接收到加入循环前缀的OTFS信号之后，各非授权用户根据循环前缀和OTFS信号自身的自相关性计算自相关系数，区分出信号与噪声的不同，实现空闲频谱感知；然后按照不同权重对自相关系数进行预处理；其中，待检测信号包括以下两种形式：
1)若非授权用户感知授权用户的频谱状态为占用状态，则待检测信号表示为H1：ym(n)＝hxm(n-τ)+em(n),m＝0,1,…,M-1，其中，h为信道增益，xm(n-τ)表示非授权用户接收授权用户的第m个OTFS数据块，τ表示时延信息，em(n)表示加性复高斯噪声，其均值为0，方差为
Figure BDA0003643724570000081
M表示非授权用户接收的OTFS数据块总数；
2)若非授权用户感知授权用户的频谱状态为空闲状态，则待检测信号表示为H0：ym(n)＝em(n),m＝0,1,…,M-1，即非授权用户所接收的授权用户的信号仅包含噪声。
实际中，第k个非授权用户计算自相关系数
Figure BDA0003643724570000082
的具体实现方式如下公式(1)，其中：
Figure BDA0003643724570000083
其中，ym(n)表示非授权用户接收授权用户的待检测信号，*表示共轭运算，Nd表示加入循环前缀之前OTFS信号的长度，h为信道增益，xm(n-τ)表示非授权用户接收授权用户的第m个OTFS数据块，τ表示时延信息，em(n)表示加性复高斯噪声，其均值为0，方差为
Figure BDA0003643724570000084
M表示非授权用户接收的OTFS数据块总数。
接着，非授权用户按照不同权重ωk对各自的自相关系数
Figure BDA0003643724570000085
进行预处理，得到预处理后的加权自相关系数
Figure BDA0003643724570000086
其中，权重ωk可以根据信噪比得到的，信噪比指信号功率与噪声功率的比值，信号功率为发射功率、发射端天线增益、路径损耗和接收端天线功率之积，噪声为热噪声；其中，发射端指授权用户，接收端指非授权用户，路径损耗是通过距离计算得到，接收端天线功率指非授权用户自身的天线功率，发射功率指授权用户自身的功率，发射端天线增益指授权用户自身的天线增益，针对不同非授权用户接收同一授权用户信号的发射功率、发射端天线增益和接收端天线功率均可以看作是一个常数。
实际中，假设非授权用户感知授权用户的频谱状态时，忽略多径效应和多普勒效应，信道增益为自由空间损耗，与信号传输距离；噪声为热噪声，与非授权用户的温度相关，信噪比可表示为SNR＝Phk/Pnk，其中，Phk表示待检测信号功率，Pnk表示噪声功率，将信噪比作为权重ωk，对各非授权用户计算的自相关系数分配一个权重ωk；接着，各非授权用户将分配权重ωk的自相关系数基于空中计算并发传输至VRAN基站，在传输过程中根据无线信号的叠加特性直接采取空中计算，对非授权用户的信号进行汇聚，则在VRAN基站得到自相关系数的加权和
Figure BDA0003643724570000091
其中，依据中心极限定理，当接收的数据块足够大时，
Figure BDA0003643724570000092
为复高斯随机过程。VRAN基站根据接收的自相关系数的加权和，VRAN基站根据相应的频谱感知业务需求为其分配相应的计算资源进行后续计算，确定授权用户的频谱状态。
需要说明的是，空中计算利用了无线信号在传输过程中的叠加特性，无需接收端对多路信号进行解调，通信计算一体化辅助频谱感知，增强感知性能，使多个非授权用户的数据可以快速汇总送到接收端，解决了传统协作频谱感知需要在接收端对多路信号进行解调后计算所造成的高时延，降低了通信时延。
本发明提供的频谱感知方法，通过接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，待检测信号用于指示非授权用户接收的授权用户的频谱信号；自相关系数对应的加权和是对各非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于VRAN技术，将基站重构为DU和CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；再基于自相关系数对应的加权和，确定授权用户的频谱状态。本发明提供的频谱感知方法，实现了低时延通信，降低了数据处理的复杂度，提升了频谱资源的利用率。
图3是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之二，如图3所示，该方法包括步骤310-步骤330，其中：
步骤310，接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知。
可选地，关于步骤310的说明和解释，可以参照上述针对步骤110的说明和解释，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
步骤320，基于所述自相关系数对应的加权和，计算检测统计量。
具体地，根据上述实施例的描述，VRAN基站得到多个非授权用户的自相关系数对应的加权和
Figure BDA0003643724570000101
后，计算检测统计量T；其中，检测统计量T可基于似然比检验(LikelihoodRatio Test，LRT)检测以及局部最优检测算法进行计算。
实际中，依据中心极限定理，检测统计量T在频谱处于空闲或者占用状态时均服从高斯分布，则对检测统计量T求概率密度函数的二阶偏导，并归一化简化后可得到检验统计量T，可以用如下公式(2)表示：
Figure BDA0003643724570000111
其中，Ncp表示循环前缀的长度，Nd表示加入循环前缀之前OTFS信号的长度，
Figure BDA0003643724570000112
表示自相关系数的加权和，
Figure BDA0003643724570000113
C＝[1,2,…,Ncp]，τ表示时延信息，
Figure BDA0003643724570000114
表示加性高斯噪声的方差，M表示非授权用户接收的OTFS数据块总数，，
Figure BDA0003643724570000115
表示取
Figure BDA0003643724570000116
的实部运算，
Figure BDA0003643724570000117
表示取
Figure BDA0003643724570000118
的虚部运算，
Figure BDA0003643724570000119
表示
Figure BDA00036437245700001110
Figure BDA00036437245700001111
表示
Figure BDA00036437245700001112
Figure BDA00036437245700001113
为
Figure BDA00036437245700001114
的方差，归一化后的检验统计量T服从非中心卡方分布，非中心卡方分布定义式为
Figure BDA00036437245700001115
其中，Xi表示卡方分布的随机变量；检验统计量T的非中心系数λ为
Figure BDA00036437245700001116
其中，
Figure BDA00036437245700001117
表示ε1的均值，
Figure BDA00036437245700001118
表示ε2的均值。
步骤330，基于所述检测统计量，确定所述授权用户的频谱状态。
具体地，根据上述步骤320计算的检测统计量T，确定出授权用户的频谱状态。
本发明提供的频谱感知方法，根据自相关系数对应的加权和，计算出检测统计量，再根据检测统计量，确定授权用户的频谱状态，通过实现了低时延通信，降低了数据处理的复杂度，提升了频谱感知的精确度，同时，提升了频谱资源的利用率。
图4是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之三，如图4所示，该方法包括步骤410-步骤430，其中：
步骤410，接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知。
步骤420，基于所述自相关系数对应的加权和，计算检测统计量。
可选地，关于步骤410-420的说明和解释，可以参照上述针对步骤310-320的说明和解释，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
步骤430，将所述检测统计量与判决门限进行判决，确定判决结果。
具体地，VRAN基站将根据判决门限γ对所计算出的检测统计量T进行判决，其中，判决门限γ根据给定的虚警概率Pf和时延计算得出，虚警概率表示为Pf＝P(T＞γ|H0)＝1-F(γ；2(Ncp+Nd)，λ0)，则判决门限表示为γ＝F-1(1-Pf；2(Ncp+Nd)，λ0)；其中，F(·)表示卡方分布累积分布函数，Nd表示加入循环前缀之前OTFS信号的长度，Ncp表示循环前缀的长度，λ0表示频谱空闲状态下的非中心系数。一般情况下，虚警概率Pf设置不超过1％。
步骤440，基于所述判决结果，确定所述授权用户的频谱状态。
本发明提供的基于空中计算的多用户协作频谱感知方法，通过将检测统计量与判决门限进行判决得到的判决结果，确定出授权用户的频谱状态，实现了低时延通信，降低了数据处理的复杂度，提升了频谱感知的精确度，同时，提升了频谱资源的利用率。
可选地，上述步骤440的具体实现方式包括以下步骤：
步骤1)，在所述判决结果为所述检测统计量大于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱被占用；
步骤2)在所述判决结果为所述检测统计量小于或等于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱处于空闲状态。
具体地，在判决结果为检测统计量大于判决门限的情况下，即T＞γ，则授权用户的频谱被占用；在判决结果为检测统计量小于或等于判决门限的情况下，即T≤γ，则授权用户的频谱处于空闲状态。
需要说明的是，通过多个非授权用户协作进行频谱感知，多路数据的汇集会包含更多感知信息，提高对授权用户频谱判决的正确性，解决单点频谱感知的局限性。
图5是本发明提供的频谱感知方法的流程示意图之四，如图5所示，该方法包括步骤501-步骤508，其中：
步骤501、非授权用户接收授权用户的待检测信号；其中，待检测信号用于指示非授权用户接收的授权用户的频谱信号；待检测信号为加入循环前缀的OTFS信号；
步骤502、非授权用户根据待检测信号计算自相关系数，并根据权重对自相关系数进行预处理，得到加权自相关系数；
步骤503、非授权用户将加权自相关系数进行并发传输，在传输的过程中根据无线信号的叠加特性直接采取空中计算；
步骤504、VRAN基站接收到自相关系数的加权和；
步骤505、计算检测统计量；
步骤506、将检测统计量与判决门限进行判决；若判决结果为检测统计量大于判决门限，转至步骤507，反之转至步骤508；
步骤507、授权用户的频谱被占用；
步骤508、授权用户的频谱处于空闲状态。
需要说明的是，在高移动性场景下，用户所应用的OTFS信号系统中，通过空中计算的通信方式对用户有限的频谱资源进行协作感知灵活分配。
下面对本发明提供的频谱感知装置进行描述，下文描述的频谱感知装置与上文描述的频谱感知方法可相互对应参照。
图6为本发明提供的频谱感知装置的结构示意图，如图6所示，应用于虚拟无线接入网VRAN基站，该频谱感知装置600包括：接收模块601、确定模块602；其中，
接收模块601，用于接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；
确定模块602，用于基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。
本发明提供的频谱感知装置，通过接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，待检测信号用于指示非授权用户接收的授权用户的频谱信号；自相关系数对应的加权和是对各非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于VRAN技术，将基站重构为DU和CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；再基于自相关系数对应的加权和，确定授权用户的频谱状态。本发明提供的基于空中计算的多用户协作频谱感知方法，实现了低时延通信，降低了数据处理的复杂度，提升了频谱资源的利用率。
可选地，所述确定模块602，具体用于：
基于所述自相关系数对应的加权和，计算检测统计量；
基于所述检测统计量，确定所述授权用户的频谱状态。
可选地，所述确定模块602，具体用于：
将所述检测统计量与判决门限进行判决，确定判决结果；
基于所述判决结果，确定所述授权用户的频谱状态。
可选地，所述确定模块602，具体用于：
在所述判决结果为所述检测统计量大于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱被占用；
在所述判决结果为所述检测统计量小于或等于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱处于空闲状态。
可选地，所述待检测信号是加入循环前缀的正交时频空OTFS信号。
可选地，所述频谱状态包括以下至少一项：占用状态、空闲状态。
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图7所示，该电子设备700，可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行频谱感知方法，该方法包括：接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的频谱感知方法，该方法包括：接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的频谱感知方法，该方法包括：接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种频谱感知方法，其特征在于，应用于虚拟无线接入网VRAN基站，所述方法包括：
接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；第k个非授权用户计算自相关系数
Figure FDA0004034542080000011
的具体实现方式如下公式(1)，其中：
Figure FDA0004034542080000012
其中，ym(n)表示非授权用户接收授权用户的待检测信号，*表示共轭运算，Nd表示加入循环前缀之前OTFS信号的长度，h为信道增益，xm(n-τ)表示非授权用户接收授权用户的第m个OTFS数据块，τ表示时延信息，em(n)表示加性复高斯噪声，其均值为0，方差为
Figure FDA0004034542080000013
M表示非授权用户接收的OTFS数据块总数；
基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用；
所述基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态，包括：
基于所述自相关系数对应的加权和，计算检测统计量；所述检测统计量T，可以采用如下公式(2)表示：
Figure FDA0004034542080000021
其中，Ncp表示循环前缀的长度，Nd表示加入循环前缀之前OTFS信号的长度，
Figure FDA0004034542080000022
表示自相关系数的加权和，
Figure FDA0004034542080000023
τ表示时延信息，
Figure FDA0004034542080000024
表示加性高斯噪声的方差，M表示非授权用户接收的OTFS数据块总数，
Figure FDA0004034542080000025
表示取
Figure FDA0004034542080000026
的实部运算，
Figure FDA0004034542080000027
表示取
Figure FDA0004034542080000028
的虚部运算，
Figure FDA0004034542080000029
表示
Figure FDA00040345420800000210
Figure FDA00040345420800000211
表示
Figure FDA00040345420800000212
Figure FDA00040345420800000213
为
Figure FDA00040345420800000214
的方差，归一化后的检验统计量T服从非中心卡方分布，非中心卡方分布定义式为
Figure FDA00040345420800000215
其中，Xi表示卡方分布的随机变量；检验统计量T的非中心系数λ为
Figure FDA00040345420800000216
其中，
Figure FDA00040345420800000217
表示ε1的均值，
Figure FDA00040345420800000218
表示ε2的均值；
基于所述检测统计量，确定所述授权用户的频谱状态。
2.根据权利要求1所述的频谱感知方法，其特征在于，所述基于所述检测统计量，确定所述授权用户的频谱状态，包括：
将所述检测统计量与判决门限进行判决，确定判决结果；
基于所述判决结果，确定所述授权用户的频谱状态。
3.根据权利要求2所述的频谱感知方法，其特征在于，所述基于所述判决结果，确定所述授权用户的频谱状态，包括：
在所述判决结果为所述检测统计量大于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱被占用；
在所述判决结果为所述检测统计量小于或等于所述判决门限的情况下，所述授权用户的频谱处于空闲状态。
4.根据权利要求1所述的频谱感知方法，其特征在于，所述待检测信号表示加入循环前缀的正交时频空OTFS信号。
5.根据权利要求1所述的频谱感知方法，其特征在于，所述频谱状态包括以下至少一项：占用状态、空闲状态。
6.一种频谱感知装置，其特征在于，应用于虚拟无线接入网VRAN基站，所述装置包括：
接收模块，用于接收至少一个非授权用户分别发送的基于待检测信号所确定的自相关系数对应的加权和；其中，所述待检测信号用于指示所述非授权用户接收的授权用户的频谱信号；所述自相关系数对应的加权和是对各所述非授权用户接收的待检测信号计算自相关系数并预处理后采取空中计算得到的；基于所述VRAN技术，将基站重构为分布单元DU和集中单元CU并用于执行通信计算一体化辅助频谱感知；第k个非授权用户计算自相关系数
Figure FDA0004034542080000031
的具体实现方式如下公式(1)，其中：
Figure FDA0004034542080000032
其中，ym(n)表示非授权用户接收授权用户的待检测信号，*表示共轭运算，Nd表示加入循环前缀之前OTFS信号的长度，h为信道增益，xm(n-τ)表示非授权用户接收授权用户的第m个OTFS数据块，τ表示时延信息，em(n)表示加性复高斯噪声，其均值为0，方差为
Figure FDA0004034542080000033
M表示非授权用户接收的OTFS数据块总数；
确定模块，用于基于所述自相关系数对应的加权和，确定所述授权用户的频谱状态；所述频谱状态用于指示所述授权用户的频谱是否被占用；
所述确定模块，具体用于：
基于所述自相关系数对应的加权和，计算检测统计量；所述检测统计量T，可以采用如下公式(2)表示：
Figure FDA0004034542080000041
其中，Ncp表示循环前缀的长度，Nd表示加入循环前缀之前OTFS信号的长度，
Figure FDA0004034542080000042
表示自相关系数的加权和，
Figure FDA0004034542080000043
τ表示时延信息，
Figure FDA0004034542080000044
表示加性高斯噪声的方差，M表示非授权用户接收的OTFS数据块总数，
Figure FDA0004034542080000045
表示取
Figure FDA0004034542080000046
的实部运算，
Figure FDA0004034542080000047
表示取
Figure FDA0004034542080000048
的虚部运算，
Figure FDA0004034542080000049
表示
Figure FDA00040345420800000410
Figure FDA00040345420800000411
表示
Figure FDA00040345420800000412
Figure FDA00040345420800000413
为
Figure FDA00040345420800000414
的方差，归一化后的检验统计量T服从非中心卡方分布，非中心卡方分布定义式为
Figure FDA00040345420800000415
其中，Xi表示卡方分布的随机变量；检验统计量T的非中心系数λ为
Figure FDA00040345420800000416
其中，
Figure FDA00040345420800000417
表示ε1的均值，
Figure FDA00040345420800000418
表示ε2的均值；
基于所述检测统计量，确定所述授权用户的频谱状态。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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5任一项所述频谱感知方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述频谱感知方法的步骤。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述频谱感知方法的步骤。
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认知网络中的能量回收技术:性能分析及优化设计;姚瑶等;《电讯技术》;20170828(第08期);全文 *

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