基于相位邻差的频谱检测方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于相位邻差的频谱检测方法，包括：根据确定采样码片的长度N+1和检测要求的虚警概率Pf，计算判决门限对目标频段的信号进行IQ数据采样，并计算所述采样码片的相位邻差累加量ψsum；根据获得的N+1个所述采样码片的所述相位邻差累加量ψsum和所述判决门限判定主用户信号是否存在。本发明从信号的相位角度入手，进行频谱检测，而在低信噪比条件下，信号相位的变化比幅度要明显得多，因此本发明在低信噪比条件下检测性能更好，且稳定性更高。本发明还公开了一种基于相位邻差的频谱检测装置。
【专利说明】基于相位邻差的频谱检测方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信中无线电领域，尤其涉及一种基于相位邻差的频谱检测方法与装置。
【背景技术】
[0002]随着无线通信种类和业务量的爆炸性增长，频谱稀缺问题日益严重。然而世界范围内的频谱监测发现，授权频段的频谱利用率普遍较低，如美国国家无线电网络研究实验平台(National Radio Network Research Testbed)项目测量报告表明，全美3GHz以下频段的利用率仅为5.2%。在频谱资源一方面日益稀缺，一方面浪费严重的背景下，认知无线电技术应运而生并受到了广泛的重视。电气和电子工程师协会(简称IEEE)的有关工作组(如802.22,802.16)和国际电信联盟(简称ITU)已先后制定或正在积极制定一系列标准以推动该技术在各种应用场景下的应用。
[0003]在认知无线电中，次级用户可以在不对主用户造成干扰的情况下动态地接入授权频段，从而提高频谱使用效率。为了不对主用户造成干扰，次级用户在接入之前要先对授权频段进行检测，确定主用户是否占用频谱。所以，频谱检测技术是认知无线电最为关键的技术之一 O
[0004]现有的频谱检测方法主要有能量检测，循环特征检测和匹配滤波器检测等。这些方法很难在检测性能，计算复杂度和稳定性方面都达到较好的效果，在实际应用时都存在着各种各样的缺点。
[0005]如有一篇申请号为“ CN200910046690 ”的中国专利，公开了 一种基于特征循环频率的频谱检测方法。该发明利用对信号进行有限长度的循环谱处理，通过判别其在循环频率处的循环谱数值来判定主用户信号是否存在。其实现过程是:首先，采集噪声样本进行循环谱处理得到噪声循环谱序列，再结合要求的虚警概率值来设定判决门限；然后对目标频段的信号进行采样，并进行循环谱处理；最后，比较目标信号在循环谱处值与前面设定的门限相比较，若大于门限，则认为该频段被主用户占用，否则认为该频段没有被主用户占用，次级用户可以接入该频段。该发明通过利用特征循环谱的方法进行频谱检测，可以有效提高低信噪比条件下的检测性能，但是其计算复杂度很高，无法使检测性能和计算复杂度达到较好的统一。在实际应用中，特别是终端侧很难实现。
[0006]进一步地，现有算法在进行频谱检测时，在检测性能，计算复杂度和稳定性方面三个方面中的一个性能较为突出，但难以在这三个方面都获得优良的性能。如能量检测方法，其优势在于易于实现和计算复杂度低，是目前最常用的频谱检测方法，但是其检测性能易受噪声功率不确定性影响且低信噪比性能较差。循环特征检测方法在检测性能上相比能量检测有很大的提升，但是其计算复杂度较高，对于处理能力受限的移动终端不实用。匹配滤波器方法理论上性能最好，由于其需要主用户信号的定时、波形等先验信息，而这些信息在认知无线电场景中通常是难以获得的。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是如何实现从相位的角度进行频谱检测精确性、稳定性的提高的问题。
[0008]为此目的，本发明提出了一种基于相位邻差的频谱检测方法，包括具体以下步骤:
[0009]S1:根据确定采样码片的长度N+1和检测要求的虚警概率Pf，计算判决门限；
[0010]S2:对目标频段的信号进行IQ数据采样，并计算所述采样码片的相位邻差累加量ψ.^ sum，
[0011]S3:根据获得的N+1个所述采样码片的所述相位邻差累加量和所述判决门限 判定主用户信号是否存在。
[0012]进一步地,所述步骤SI进一步包括:
[0013]Sll:根据检测时长和采样速率确定所述采样码片的所述长度N+1和检测要求的所述虚警概率Pf;
[0014]S12:根据所述采样码片的所述长度N+1和所述虚警概率Pf计算所述判决门限
【权利要求】
1.一种基于相位邻差的频谱检测方法，其特征在于，包括具体以下步骤: S1:根据确定采样码片的长度N+1和检测要求的虚警概率匕，计算判决门限7?; S2:对目标频段的信号进行IQ数据采样，并计算所述采样码片的相位邻差累加量ψ.^ sum， S3:根据获得的N+1个所述采样码片的所述相位邻差累加量和所述判决门限7%?判定主用户信号是否存在。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SI进一步包括: Sll:根据检测时长和采样速率确定所述采样码片的所述长度N+1和检测要求的所述虚警概率Pf ； S12:根据所述采样码片的所述长度N+1和所述虚警概率匕计算所述判决门限
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括: S21:对所述目标频段的信号r (η)进行IQ数据采样，采样长度为N+1。其中，采样所得的I路数据r (η)的实部定义为rp Q路数据r (η)的虚部定义为rQ ； S22:根据采样数据按照下式计算N+1个采样码片的相位θ n ；
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括: S31:计算所述邻近相位差累加量与Nji的绝对值，即I U/sum-NJi | ； S32:比较所述邻近相位差累加量与Νπ的绝对值与所述判决门限的数值大小; S33:若所述邻近相位差累加量与Νπ的绝对值大于所述判决门限，判定主用户信号存在；否则判定所述主用户信号不存在。
5.一种基于相位邻差的频谱检测装置，其特征在于，包括: 门限设定模块，用于根据确定采样码片的长度Ν+1和检测要求的虚警概率匕，计算判决门限H ，其中，所述判决门限
【文档编号】H04B17/00GK103905130SQ201410065332
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】冯志勇, 张轶凡, 杨建 , 张奇勋, 田玉成, 晏潇, 付旋 申请人:北京邮电大学