一种频谱感知的方法、装置及计算机存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种频谱感知的方法、装置及计算机存储介质，该方法包括：在当前迭代过程中，获取当前的归一化功率谱；针对所述当前归一化功率谱按照设定的正向判决策略进行判定：相应于第一判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第二判定结果，针对所述当前归一化功率谱按照设定的反向判决策略进行判定：相应于第三判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第四判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并基于所述当前累积的总频谱分段占用数目确定未被占用的频谱分段。

A Spectrum Sensing Method, Device and Computer Storage Media

The embodiment of the present invention discloses a method, device and computer storage medium for spectrum sensing. The method includes: acquiring the current normalized power spectrum in the current iteration process; determining the current normalized power spectrum according to the set positive decision strategy; determining the current accumulated total spectrum segment occupation number corresponding to the first decision result, and updating it. In order to obtain the parameters of the normalized power spectrum of the next iteration and enter the next iteration, corresponding to the second decision result, the current normalized power spectrum is judged according to the set reverse decision strategy. Corresponding to the third decision result, the current accumulated total spectrum segment occupancy is determined, and the parameters used to obtain the normalized power spectrum of the next iteration are updated to enter the next iteration. Iteration; correspond to the fourth decision result, determine the current cumulative total spectrum segment occupancy number, and determine the unoccupied spectrum segment based on the current cumulative total spectrum segment occupancy number.

【技术实现步骤摘要】
一种频谱感知的方法、装置及计算机存储介质
本专利技术实施例涉及通信
，尤其涉及一种频谱感知的方法、装置及计算机存储介质。
技术介绍
当前，逐渐增长的无线业务需求与昂贵有限的授权频谱之间的矛盾日益凸显，为了缓解授权频谱内移动网络的压力，越来越多的利用资源相对丰富的非授权频段来应对高数据量的挑战。各运营商目前已通过在非授权频谱上部署无线保真(WiFi，Wireless-Fidelity)等移动通信系统来减轻移动网络的负担，期望能够通过非授权频谱来分流无线移动业务。频谱资源是决定无线带宽的根本，频段越宽，传输速率越快，系统吞吐量越大。然而，分配给运营商的授权频谱资源非常有限且高额，很难满足日益增长的业务需求。在这样的背景下，以实时频谱感知为基础、动态频谱分配为过程以及合理无线频谱管理为结果的认知无线电技术被提出。目前，结合认知无线电思想的非授权的长期演进(LTE-U，LongTermEvolution-Unlicensed)技术已经开始作为第五代移动通信系统(5G)增强技术。采用LTE-U技术，可以利用集中调度、干扰协调、自适应请求重传等技术，相比Wi-Fi等接入技术，LTE-U技术具有更好的鲁棒性，可以获得更高的频谱效率，能够提供更大的覆盖范围以及更好的用户体验；并且从移动运营商角度分析，核心网同时运行于授权频段和未授权频段，这将十分便于移动网络的运营管理与升级。LTE-U技术的实现过程中，对通信信道即时细致地感知是技术的实现关键，行之有效的频谱感知技术是该系统有效运转的保证。现有的带宽内多目标频谱感知技术大都存在感知性能易受噪声不确定度影响、硬件平台复杂度高、感知实时性差等缺点，同时还对信号的信噪比要求较高，不利于快速准确地监测目标带宽内各子带的占用情况，不能广泛应用于复杂电磁环境下的认知无线电系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种频谱感知的方法、装置及计算机存储介质；期望能够以较低的复杂度实现实时宽带多信号的频谱感知，有效克服噪声不确定度对频谱感知性能的影响，在较宽的信噪比范围内以较低的虚警概率和较高的检测概率完成对带内的多个信号的感知。本专利技术的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种频谱感知的方法，所述方法包括：在当前迭代过程中，获取当前的归一化功率谱；其中，所述归一化功率谱中的元素与参与当前迭代的各有效频谱分段一一对应；针对所述当前归一化功率谱按照设定的正向判决策略进行判定：相应于第一判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第二判定结果，针对所述当前归一化功率谱按照设定的反向判决策略进行判定：相应于第三判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第四判定结果，基于所述当前累积的总频谱分段占用数目确定未被占用的频谱分段。第二方面，本专利技术实施例提供了一种频谱感知的装置，所述装置包括：获取部分，第一判定部分、第一确定部分、第二判定部分和第二确定部分；其中，所述获取部分，配置为在当前迭代过程中，获取当前的归一化功率谱；其中，所述归一化功率谱中的元素与参与当前迭代的各有效频谱分段一一对应；所述第一判定部分，配置为针对所述当前归一化功率谱按照设定的正向判决策略进行判定：相应于第一判定结果，触发所述第一确定部分；相应于第二判定结果，触发所述第二判定部分；所述第二判定部分，配置为针对所述当前归一化功率谱按照设定的反向判决策略进行判定：相应于第三判定结果，触发所述第一确定部分；相应于第四判定结果，触发所述第二确定部分；所述第一确定部分，配置为确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；所述第二确定部分，配置为基于所述当前累积的总频谱分段占用数目确定未被占用的频谱分段。第三方面，本专利技术实施例提供了一种频谱感知的装置，所述装置包括：通信接口，存储器和处理器；其中，所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述频谱感知的方法步骤。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有频谱感知的程序，所述频谱感知的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述频谱感知的方法步骤。本专利技术实施例提供了一种频谱感知的方法、装置及计算机存储介质；通过迭代的方式，基于功率谱进行前反向判决，利用频谱分段，以较低的复杂度达到实时宽带多信号频谱感知的要求，有效克服噪声不确定度对频谱感知性能的影响，在较宽的信噪比范围内以较低的虚警概率和较高的检测概率完成对带内的多个信号的感知。附图说明图1为本专利技术实施例提供的频段示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种频谱感知的方法流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种正确检测概率对比示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种接收机性能对比示意图；图5A为本专利技术实施例提供的一种多主用户的频谱感知性能对比示意图；图5B为本专利技术实施例提供的另一种多主用户的频谱感知性能对比示意图；图5C为本专利技术实施例提供的又一种多主用户的频谱感知性能对比示意图；图5D为本专利技术实施例提供的再一种多主用户的频谱感知性能对比示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种频谱感知的装置组成示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种频谱感知的装置的具体硬件结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。目前，关于LTE-U技术的实现具有以下难点：首先是对合适的免授权频段的准确选择，可以获知的，低于6GHz频段能够较好的抵抗路径衰落，但是2.4GHz频段附近已被WiFi以及蓝牙等接入技术密集占用，5GHz频段附近被无线局域网(WLAN，WirelessLocalAreaNetworks)占用，而最适合部署LTE-U的频段是5-6GHz，尤其是靠近6GHz的频段；其次是频谱公平使用问题，包括不同接入技术之间的共存和不同运营商之间的共存。由上述难点可知，对通信信道进行即时且细致的感知是LTE-U技术的实现关键，行之有效的频谱感知技术是LTE-U系统有效运转的保证；因此，应用于LTE-U技术的频谱感知技术应当具有在宽频带内实时感知多信号的能力，以便确定出带内未被占用的频隙，为系统参数的调节提供依据。参见图1所示的频段示意，在目前的认知无线电系统中，次级用户监测到主用户可能出现的授权频段后，就能够利用授权频段中的空闲子带发送信息，并当主用户在空闲子带重新启动信息传输时，次级用户跳转至其他空闲子带，或者停留在该子带，但是改变其发射功率和调制方式来规避对主用户的干扰。认知跳频用户为建立可靠的跳频通信链路，首先需要对跳频频带进行频谱感知，接收到的信号可表示为：其中，x(t)是次级用户接收机感知到的信号，w(t)为次级用户周围的加性噪声；s(t)可能只包含一个主用户发射的信号，也可能由多个主用户的发射信号组合而成，但由于认知跳频用户所关心的是频隙的占用情况，而不是跳频宽带内准确的主用户个数，因此，可以把s(t)当成一个未知确定性实信号进行处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频谱感知的方法，其特征在于，所述方法包括：在当前迭代过程中，获取当前的归一化功率谱；其中，所述归一化功率谱中的元素与参与当前迭代的各有效频谱分段一一对应；针对所述当前归一化功率谱按照设定的正向判决策略进行判定：相应于第一判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第二判定结果，针对所述当前归一化功率谱按照设定的反向判决策略进行判定：相应于第三判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第四判定结果，基于所述当前累积的总频谱分段占用数目确定未被占用的频谱分段。

【技术特征摘要】
1.一种频谱感知的方法，其特征在于，所述方法包括：在当前迭代过程中，获取当前的归一化功率谱；其中，所述归一化功率谱中的元素与参与当前迭代的各有效频谱分段一一对应；针对所述当前归一化功率谱按照设定的正向判决策略进行判定：相应于第一判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第二判定结果，针对所述当前归一化功率谱按照设定的反向判决策略进行判定：相应于第三判定结果，确定当前累积的总频谱分段占用数目，并更新用于获取下次迭代的归一化功率谱的参数，进入下次迭代；相应于第四判定结果，基于所述当前累积的总频谱分段占用数目确定未被占用的频谱分段。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当首次迭代i＝0时，设定当前迭代感知中被占用的分段个数Oi＝0，参与当前迭代的有效分段数为Segi＝L，迭代感知的判决结果存入当前迭代的判决结果数组Ri(l)＝0，l＝0，…，L-1，采样得到的序列分为T帧，记第t帧为xt(n)，n＝0，1，…，N-1，t＝1，2，…，T，其中，T为总帧数，N为每帧的样本数；按照下式计算每帧数据xt(n)的周期图功率谱密度St(k)所有帧功率谱密度的算数平均值Save(k)如下式所示：其中，N为每帧中的样本数，T为计算所用的帧数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于首次迭代，所述获取当前的归一化功率谱，包括：根据所述所有帧功率谱密度的算数平均值Save(k)，获取当前功率谱的所有谱线强度之和Sall以及所述当前功率谱的单段谱线强度之和Ssec：其中，N′为分段内谱线数；按照下式获取所述当前的归一化功率谱testi：其中，L＝N/N′表示为分段数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：构建随机变量X＝Ssec以及Y＝Sall-Ssec；根据中心极限定理，确定随机变量X，Y的均值和方差；根据所述随机变量X，Y的均值和方差，确定与所述正向判决策略对应的正向单次判决的虚警概率Pfa，F以及与所述反向判决策略对应的反向单次判决的虚警概率Pfa，R；基于奈曼-皮尔逊Neyman-Pearson准则，由所述正向单次判决的虚警概率Pfa，F以及所述反向单次判决的虚警概率Pfa，R，获取与所述正向判决策略对应的正向判决门限γf以及与所述反向判决策略对应的反向判决门限γb。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在获取到当前迭代的正向判决门限以及反向判决门限之后，所述针对所述当前归一化功率谱按照设定的正向判决策略进行判定，包括：将所述当前归一化功率谱中各元素testi(l)分别与当前正向判定门限进行比较：若所述当前归一化功率谱中的至少一个元素大于或等于所述当前正向判定门限则将所述当前归一化功率谱中大于或等于所述当前正向判定门限的元素在所述当前迭代的判决结果数组中的对应元素Ri(l)置1，将所述当前归一化功率谱中小于所述当前正向判定门限的元素在所述当前迭代的判决结果数组中的对应元素Ri(l)置0；获取所述当前迭代的判决结果数组Ri的支集Λi＝supp(Ri)；其中，所述当前迭代的判决结果数组Ri的支集...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐佩汉，都毅，李赞，严后虎，彭佳蓉，吴晗，司江勃，刘向丽，关磊，毛维安，王凡，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61