[实用新型]联合时域双门限和频域变点数的能量检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种用于认知无线电系统中联合时域双门限和频域变点数能量检测方法和装置。

背景技术

随着无线通信业务需求的快速增长，可用频谱资源日益变得匮乏，频谱资源的紧张问题已经是无线通信技术发展的主要瓶颈之一。即便如此，一些授权用户对于分配的频谱资源的利用率仍然较低。认知无线电的应用为提高频谱利用率提供了一种良好的解决方案，其核心思想就是在不对授权用户产生干扰的情况下，当授权用户在未使用授权频段时，认知用户便可使用该频段进行通信。由于认知用户需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，因此如何快速和准确地检测出主用户信号在这段频谱上是否存在，并可以允许认知用户接入，然后利用其进行通信，是认知无线电的频谱感知所需解决的关键技术问题。其中信号的准确检测的重要性表现在以下两个方面:（1）准确性：准确的感知主用户能确保CR用户不会对主用户造成干扰；（2）实时性，即及时有效的，快速地感知到空闲频谱，从而增加认知用户利用空闲频谱通信的机会。

目前，国内外研究的频谱感知算法主要分为多用户协作频谱感知和单用户频谱感知。多用户协作频谱感知需要多个认知用户相互协作，克服隐节点和深衰落对通信信道的影响，提高认知无线电的感知性能。然而，当通信网络中有大量的认知用户共存时，它们就需要占用大量的通信带宽来进行检测信息的传送。单用户频谱感知不需要传送额外的感知信息，在通信系统中得到广泛应用，其常用的算法是基于能量检测的频谱感知算法。

能量检测的算法根据待测信号功率大小的不同进行检测，它是一种对未知参数的确定性信号存在性检测的有效算法，能量检测算法又分为时域能量检测与频域能量检测。时域能量检测算法实现比较简单，检测时效性高，但是无法获得检测信号的失真度与频谱信息。频域能量检测算法引入了快速傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transformation)，从频谱方面不仅可以获得检测信号的失真度，而且可以确认检测信号是否为DVB-T信号，但是处理的数据量增加，并且FFT变换的点数越大，处理数据量越大，检测时耗越长。如公告号为CN101848044的中国实用新型专利申请公开的一种“低功耗时域和频域双阀值联合能量检测算法”，虽然基于时域能量检测功耗小，频域能量检测检测精度大，但是该算法在信噪比较大时，仍需要进行时域与频域联合检测，检测时耗长且处理数据的量大。因此，目前仍未有检测时耗、检测准确度、算法复杂度均满足认知无线电中频谱感知技术的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种联合时域双门限和频域变点数的能量检测装置，其以提高检测准确概率同时节省检测时耗为目的，综合时域能量检测与频域能量检测的特点，基于时域双门限实现了认知无线电系统中的频谱联合检测。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的：

基于上述方法所设计的一种联合时域双门限和频域变点数的能量检测装置，主要由AD转换模块、时域能量检测模块、频域变点数能量检测模块、能量范围判断模块、第一门限判决模块、第二门限判决模块和与门模块组成。其中AD转换模块的输入端输入射频信号。AD转换模块的输出端分为2路，一路与时域能量检测模块的输入端相连，一路与频域变点数能量检测模块的输入端相连。时域能量检测模块的输出端连接能量范围判断模块的输入端，能量范围判断模块的输出端分为2路，一路直接经第一门限判决模块后与与门模块的一个输入端相连，另一路经频域变点数能量检测模块及第二门限判决模块后与与门模块的另一个输入端相连，与门模块的输出端输出检测信号。

上述方案中，所述时域能量检测模块包括第一平方运算器和累加计算器。其中第一平方运算器的输入端与AD转换模块的输出端相连，第一平方运算器的输出端与累加计算器的输入端相连，累加计算器的输出端经能量范围判断模块连接第一门限判决模块的输入端。

上述方案中，所述频域变点数能量检测模块包括快速傅里叶变换点数选择器、快速傅里叶变换器、第二平方运算器和综合计算器。其中快速傅里叶变换点数选择器的输入端连接AD转换模块，快速傅里叶变换点数选择器的输出端依次经由快速傅里叶变换器、第二平方运算器与综合计算器的输入端相连，综合计算器的输出端连接第二门限判决模块的输入端。

本实用新型根据时域能量检测与频域能量检测的特点，利用双门限的能量检测法进行初次检测。若统计能量落在两门限的两端，则直接进行判断。若能量落在时域高低门限之间，则利用频域能量检测。其中，若能量落在低门限与变点数分割门限之间，则进行N点FFT变换的频域能量检测，反之进行N/2点FFT变换的频域能量检测。