一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法及裝置，先聯(lián)合能量檢測(cè)與頻域譜熵檢測(cè)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)信噪比較大或信道狀況較差時(shí)，進(jìn)行時(shí)域能量檢測(cè)；否則，進(jìn)行頻域譜熵檢測(cè)。再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果形成空閑頻段的能量池、譜熵池，池內(nèi)分別按統(tǒng)計(jì)值大小排列，可對(duì)空閑頻段信道狀態(tài)的進(jìn)行初次估計(jì)，有利于認(rèn)知用戶(hù)靈活地選擇空閑頻段進(jìn)行通信。這樣有效減少了頻譜檢測(cè)受噪聲不確定性的影響，提高了檢測(cè)準(zhǔn)確度。此外，還采用自適應(yīng)雙門(mén)限法，根據(jù)檢測(cè)情況自適應(yīng)地調(diào)整高低門(mén)限值，這不僅降低了誤判概率，提高了檢測(cè)準(zhǔn)確度，而且減少了需要重新進(jìn)行頻域檢測(cè)的次數(shù)，降低了檢測(cè)時(shí)秏，從而延長(zhǎng)了認(rèn)知用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方 法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線通信的快速發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線業(yè)務(wù)的需求也不斷增長(zhǎng)。然而有限的頻譜 和低效固定的頻譜分配政策導(dǎo)致了頻譜資源的日益匱乏，頻譜資源的稀缺成為了制約無(wú)線 通信技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。從目前頻譜利用率來(lái)看，相當(dāng)多的授權(quán)頻段都未被使用，造成了 所謂的"頻譜空洞"。一種智能的無(wú)線通信技術(shù)--認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。認(rèn) 知無(wú)線電頻譜感知技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)頻段，在對(duì)主用戶(hù)不造成任何干擾的前提下，允 許認(rèn)知用戶(hù)"伺機(jī)"使用空閑頻段。若一旦出現(xiàn)主用戶(hù)重新使用該頻段，認(rèn)知用戶(hù)則及時(shí)退 出。頻譜感知技術(shù)是認(rèn)知無(wú)線電中的關(guān)鍵技術(shù)之一，如何快速和準(zhǔn)確地檢測(cè)出空閑頻段是 頻譜感知所需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
[0003] 能量檢測(cè)法是目前使用最廣泛的頻譜感知方法，無(wú)需知曉知主用戶(hù)信號(hào)的任何先 驗(yàn)知識(shí)，其實(shí)時(shí)性好，方法簡(jiǎn)單而易于實(shí)現(xiàn)，但受噪聲不確定性影響大，具有信噪比墻情況。 信噪比墻成為了限制能量檢測(cè)性能的瓶頸，而頻域譜熵檢測(cè)能夠有效解決這一問(wèn)題。
[0004] 頻域譜熵檢測(cè)法應(yīng)用于認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知技術(shù)是一個(gè)新的研究命題。其根本在 于目前頻譜感知技術(shù)中普遍存在的系統(tǒng)噪聲不確定性測(cè)度或者復(fù)雜性測(cè)度需求。當(dāng)頻譜占 用時(shí)，接收信號(hào)由背景噪聲和主用戶(hù)信號(hào)組成，其譜熵值要遠(yuǎn)小于只存在背景噪聲（頻譜 空閑）的譜熵值。因此，利用主用戶(hù)信號(hào)的有無(wú)兩種情況下譜熵值之間的差異，無(wú)需噪聲功 率，可以檢測(cè)到主用戶(hù)是否存在。且其檢測(cè)準(zhǔn)確度高，具有高的魯棒性，無(wú)需知曉主用戶(hù)信 號(hào)的任何先驗(yàn)知識(shí)。但頻域譜熵檢測(cè)法，增加了快速傅里葉變換和譜熵估計(jì)。相對(duì)于時(shí)域 能量檢測(cè)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)處理量較大，硬件復(fù)雜度較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方 法及裝置，其具有檢測(cè)準(zhǔn)確度高和檢測(cè)時(shí)牦低的特點(diǎn)。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法，包括如下步驟：
[0008] (1)在頻段池存儲(chǔ)器的每一個(gè)存儲(chǔ)單元中存放一個(gè)控制射頻前端工作在某一個(gè)頻 段的頻率控制字；
[0009] (2)頻段池存儲(chǔ)器輸出第一個(gè)頻率控制字給射頻前端，并控制射頻前端工作在第 一個(gè)頻率控制字所對(duì)應(yīng)的頻段，射頻前端接收該頻段內(nèi)的信號(hào)；
[0010] (3)設(shè)定時(shí)域高門(mén)限λΗ、時(shí)域低門(mén)限λ,和頻域門(mén)限值λ ;
[0011] (4)對(duì)射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域的聯(lián)合檢測(cè)；
[0012] 先采用能量檢測(cè)法計(jì)算射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ;并將時(shí)域 統(tǒng)計(jì)能量值T與預(yù)先設(shè)定的時(shí)域門(mén)限λ Η、λ ^進(jìn)行比較判決；
[0013] 若時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ大于或等于λΗ，即τ彡λΗ時(shí)，則判決主用戶(hù)存在，即頻段占 用；此時(shí)，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使頻段池存儲(chǔ)器輸出下一個(gè)頻率控制字給 射頻前端，讓射頻前端工作在下一個(gè)頻率控制字所對(duì)應(yīng)的頻段，并進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)；
[0014] 若時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ小于或等于即Τ彡λΗ時(shí)，則判決主用戶(hù)不存在，即頻段 空閑，并將此空閑頻段的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ與其對(duì)應(yīng)的頻率控制字進(jìn)行數(shù)據(jù)組合后，送入 能量池存儲(chǔ)器的第一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)；存儲(chǔ)完后，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使 頻段池存儲(chǔ)器輸出下一個(gè)頻率控制字給射頻前端，進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)；
[0015] 若時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ大于^且小于λ Η，即Τ屬于區(qū)間（λ u λ Η)時(shí)，則不做任何 判決；此時(shí)，再采用頻域譜熵檢測(cè)法計(jì)算射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η ;并 將該頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η與設(shè)定的頻域門(mén)限值λ進(jìn)行比較判決；
[0016] 當(dāng)頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η小于頻域門(mén)限值λ，即Η〈λ時(shí)，則判決主用戶(hù)存在，即頻段占 用；此時(shí)，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使頻段池存儲(chǔ)器輸出下一個(gè)頻率控制字給 射頻前端，讓射頻前端工作在下一個(gè)頻率控制字所對(duì)應(yīng)的頻段，并進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)；
[0017] 當(dāng)頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η大于或等于頻域門(mén)限值λ，即Η彡λ時(shí)，則判決主用戶(hù)不存 在，即頻段空閑，并將此空閑頻段的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η與其對(duì)應(yīng)的頻率控制字進(jìn)行數(shù)據(jù)組 合后，送入譜熵池存儲(chǔ)器；存儲(chǔ)完后，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使頻段池存儲(chǔ) 器輸出下一個(gè)頻率控制字給射頻前端，進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)；
[0018] (5)頻段池存儲(chǔ)器根據(jù)步驟（4)中給出的控制信號(hào)依次輸出頻率控制字給射頻前 端，所計(jì)算的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ與其對(duì)應(yīng)頻段的頻率控制字組合而成的數(shù)據(jù)按依次存入能 量池存儲(chǔ)器，所計(jì)算的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η與其對(duì)應(yīng)頻段的頻率控制字組合而成的數(shù)據(jù)依次 存入譜熵池存儲(chǔ)器；直至檢測(cè)完頻段池存儲(chǔ)器中所有頻率控制字相對(duì)應(yīng)的頻段；
[0019] (6)當(dāng)認(rèn)知用戶(hù)需要使用空閑頻段進(jìn)行通信時(shí)，認(rèn)知用戶(hù)先選擇能量池存儲(chǔ)器內(nèi) 所存儲(chǔ)的空閑頻段進(jìn)行通信；當(dāng)能量池存儲(chǔ)器內(nèi)的空閑頻段全被選擇完后，再選擇使用譜 熵池存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的空閑頻段進(jìn)行通信。
[0020] 所述步驟（6)進(jìn)一步包括：對(duì)能量池存儲(chǔ)器和/或譜熵池存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排 序的過(guò)程，即將能量池存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)按照時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ的大小進(jìn)行由小到大排序和 /或?qū)ψV熵池存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)按照頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η的大小進(jìn)行由大到小排序；此時(shí)，當(dāng)認(rèn) 知用戶(hù)需要使用空閑頻段進(jìn)行通信時(shí)，認(rèn)知用戶(hù)先選擇能量池存儲(chǔ)器內(nèi)時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ 小的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的頻段進(jìn)行通信；當(dāng)能量池存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻段全被選擇完后，再選擇使 用譜熵池存儲(chǔ)器內(nèi)頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η大的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的頻段進(jìn)行通信。
[0021] 所述步驟（3)還進(jìn)一步包括：根據(jù)設(shè)定的最大次數(shù)值Cmax或最小次數(shù)值C min，自適 應(yīng)地調(diào)整時(shí)域高門(mén)限λΗ和時(shí)域低門(mén)限λ,的步驟；即
[0022] 時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ每落入（λ" λΗ)內(nèi)一次，則讓計(jì)數(shù)器累加計(jì)數(shù)一次；而若當(dāng)前 檢測(cè)頻段的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ處于（λ u λΗ)內(nèi)，而下一次檢測(cè)頻段的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ處 于（λ u λΗ)之外，則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)不再累加，且計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)清零；
[0023] -旦計(jì)數(shù)器內(nèi)的計(jì)數(shù)值達(dá)到最大次數(shù)值Cmax時(shí)，計(jì)數(shù)器則發(fā)出信號(hào)對(duì)時(shí)域高門(mén)限 λ H和/或時(shí)域低門(mén)限λ ^的大小進(jìn)行調(diào)整，以縮短兩門(mén)限之間的距離，同時(shí)將計(jì)數(shù)器清零， 開(kāi)始等待重新計(jì)數(shù)；
[0024] -旦計(jì)數(shù)器內(nèi)的計(jì)數(shù)值小于最小次數(shù)值Cmin時(shí)，計(jì)數(shù)器則發(fā)出信號(hào)對(duì)時(shí)域高門(mén)限 λ H和/或時(shí)域低門(mén)限λ ^的大小進(jìn)行調(diào)整，以增大兩門(mén)限之間的距離，同時(shí)將計(jì)數(shù)器清零， 開(kāi)始等待重新計(jì)數(shù)。
[0025] 所述步驟（3)還進(jìn)一步包括：根據(jù)設(shè)定門(mén)限調(diào)整因子α，并利用恒虛警概率法則 確定時(shí)域高門(mén)限λΗ、時(shí)域低門(mén)限^和頻域門(mén)限值λ的步驟；即

【權(quán)利要求】
1. 一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法，其特征是，包括如下步驟： (1) 在頻段池存儲(chǔ)器的每一個(gè)存儲(chǔ)單元中存放一個(gè)控制射頻前端工作在某一個(gè)頻段的 頻率控制字； (2) 頻段池存儲(chǔ)器輸出第一個(gè)頻率控制字給射頻前端，并控制射頻前端工作在第一個(gè) 頻率控制字所對(duì)應(yīng)的頻段，射頻前端接收該頻段內(nèi)的信號(hào)； (3) 設(shè)定時(shí)域高門(mén)限λ H、時(shí)域低門(mén)限^和頻域門(mén)限值λ ; (4) 對(duì)射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域的聯(lián)合檢測(cè)； 先采用能量檢測(cè)法計(jì)算射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ ;并將時(shí)域統(tǒng)計(jì) 能量值Τ與預(yù)先設(shè)定的時(shí)域門(mén)限λ Η、λ ^進(jìn)行比較判決； 若時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ大于或等于λΗ，即Τ彡時(shí)，則判決主用戶(hù)存在，即頻段占用； 此時(shí)，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使頻段池存儲(chǔ)器輸出下一個(gè)頻率控制字給射 頻前端，讓射頻前端工作在下一個(gè)頻率控制字所對(duì)應(yīng)的頻段，并進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)； 若時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ小于或等于即Τ彡入11時(shí)，則判決主用戶(hù)不存在，即頻段空閑， 并將此空閑頻段的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ與其對(duì)應(yīng)的頻率控制字進(jìn)行數(shù)據(jù)組合后，送入能量池 存儲(chǔ)器的第一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)；存儲(chǔ)完后，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使頻段池 存儲(chǔ)器輸出下一個(gè)頻率控制字給射頻前端，進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)； 若時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ大于λ ^且小于λΗ，即Τ屬于區(qū)間（λ u λΗ)時(shí)，則不做任何判 決；此時(shí)，再采用頻域譜熵檢測(cè)法計(jì)算射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η ;并將 該頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η與設(shè)定的頻域門(mén)限值λ進(jìn)行比較判決； 當(dāng)頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η小于頻域門(mén)限值λ，即Η〈λ時(shí)，則判決主用戶(hù)存在，即頻段占用； 此時(shí)，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使頻段池存儲(chǔ)器輸出下一個(gè)頻率控制字給射 頻前端，讓射頻前端工作在下一個(gè)頻率控制字所對(duì)應(yīng)的頻段，并進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)； 當(dāng)頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η大于或等于頻域門(mén)限值λ，即λ時(shí)，則判決主用戶(hù)不存在，即 頻段空閑，并將此空閑頻段的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η與其對(duì)應(yīng)的頻率控制字進(jìn)行數(shù)據(jù)組合后， 送入譜熵池存儲(chǔ)器；存儲(chǔ)完后，給頻段池存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，以使頻段池存儲(chǔ)器輸出 下一個(gè)頻率控制字給射頻前端，進(jìn)行下一頻段的檢測(cè)； (5) 頻段池存儲(chǔ)器根據(jù)步驟（4)中給出的控制信號(hào)依次輸出頻率控制字給射頻前端， 所計(jì)算的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ與其對(duì)應(yīng)頻段的頻率控制字組合而成的數(shù)據(jù)按依次存入能量 池存儲(chǔ)器，所計(jì)算的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η與其對(duì)應(yīng)頻段的頻率控制字組合而成的數(shù)據(jù)依次存 入譜熵池存儲(chǔ)器；直至檢測(cè)完頻段池存儲(chǔ)器中所有頻率控制字相對(duì)應(yīng)的頻段； (6) 當(dāng)認(rèn)知用戶(hù)需要使用空閑頻段進(jìn)行通信時(shí)，認(rèn)知用戶(hù)先選擇能量池存儲(chǔ)器內(nèi)所存 儲(chǔ)的空閑頻段進(jìn)行通信；當(dāng)能量池存儲(chǔ)器內(nèi)的空閑頻段全被選擇完后，再選擇使用譜熵池 存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的空閑頻段進(jìn)行通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法，其特征是， 所述步驟（6)進(jìn)一步包括：對(duì)能量池存儲(chǔ)器和/或譜熵池存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序的過(guò)程， 即 將能量池存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)按照時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ的大小進(jìn)行由小到大排序和/或?qū)ψV 熵池存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)按照頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η的大小進(jìn)行由大到小排序；此時(shí)，當(dāng)認(rèn)知用戶(hù) 需要使用空閑頻段進(jìn)行通信時(shí)，認(rèn)知用戶(hù)先選擇能量池存儲(chǔ)器內(nèi)時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ小的數(shù) 據(jù)所對(duì)應(yīng)的頻段進(jìn)行通信；當(dāng)能量池存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻段全被選擇完后，再選擇使用譜熵 池存儲(chǔ)器內(nèi)頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η大的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的頻段進(jìn)行通信。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法，其特征是， 所述步驟（3)還進(jìn)一步包括：根據(jù)設(shè)定的最大次數(shù)值C max或最小次數(shù)值Cmin，自適應(yīng)地調(diào)整 時(shí)域高門(mén)限λ H和時(shí)域低門(mén)限λ ^的步驟；即 時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ每落入（λ" λΗ)內(nèi)一次，則讓計(jì)數(shù)器累加計(jì)數(shù)一次；而若當(dāng)前檢 測(cè)頻段的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ處于（λ u λΗ)內(nèi)，而下一次檢測(cè)頻段的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ處于 (入u λΗ)之外，則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)不再累加，且計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)清零； 一旦計(jì)數(shù)器內(nèi)的計(jì)數(shù)值達(dá)到最大次數(shù)值Cmax時(shí)，計(jì)數(shù)器則發(fā)出信號(hào)對(duì)時(shí)域高門(mén)限λ ,和 /或時(shí)域低門(mén)限λ J勺大小進(jìn)行調(diào)整，以縮短兩門(mén)限之間的距離，同時(shí)將計(jì)數(shù)器清零，開(kāi)始等 待重新計(jì)數(shù)； 一旦計(jì)數(shù)器內(nèi)的計(jì)數(shù)值小于最小次數(shù)值cmin時(shí)，計(jì)數(shù)器則發(fā)出信號(hào)對(duì)時(shí)域高門(mén)限λ,和 /或時(shí)域低門(mén)限λ d勺大小進(jìn)行調(diào)整，以增大兩門(mén)限之間的距離，同時(shí)將計(jì)數(shù)器清零，開(kāi)始等 待重新計(jì)數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法，其特征是， 所述步驟（3)還進(jìn)一步包括：根據(jù)設(shè)定門(mén)限調(diào)整因子α，并利用恒虛警概率法則確定時(shí)域 高門(mén)限λ Η、時(shí)域低門(mén)限^和頻域門(mén)限值λ的步驟；即
① ② λ = Hl+ σ 2Q 1 (l~Pf) ③ 式中，λΗ*時(shí)域高門(mén)限；λ ^為時(shí)域低門(mén)限；λ為頻域門(mén)限值；α為門(mén)限調(diào)整因子；Sj 為預(yù)估的高斯白噪聲方差；Pf為預(yù)設(shè)的虛警概率；Q函數(shù)為
& ; CT1為Q函 數(shù)的反函數(shù)；N為預(yù)設(shè)的時(shí)域采樣點(diǎn)數(shù)；〇2為預(yù)估的高斯白噪聲的譜熵方差；扎為高斯白 噪聲的理論譜熵值，
，c為歐拉常數(shù)，L為熵的柱狀圖估計(jì)中劃分 的子區(qū)間個(gè)數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法，其特征是： 所述步驟（4)中，采用能量檢測(cè)法計(jì)算射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ的過(guò) 程具體為： (a) 將射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)X (η)求平方，得到X2 (η); (b) 對(duì)X2 (η)進(jìn)行累加，得到
(c) 求累加后的平均值，得到
4亥平均值即為信號(hào)的時(shí)域統(tǒng)計(jì)能量值Τ ;即
④ 上述η = 1，2,. . .，N, N為預(yù)設(shè)的時(shí)域采樣點(diǎn)數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知方法，其特征是： 所述步驟（4)中，采用頻域譜熵檢測(cè)法計(jì)算射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η 的過(guò)程具體為： (a) 對(duì)射頻前端輸出的數(shù)字信號(hào)χ(η)進(jìn)行NF點(diǎn)快速傅里葉變換，將傅里葉變換的結(jié) 果的實(shí)部xMl(k)和虛部x ima(k)分別進(jìn)行平方運(yùn)算，求得實(shí)部的平方和虛部的平方 Ο) ，最后將(左）和? (岣相加，即得到信號(hào)的頻譜功率密度Υ〇〇 ;即
⑤ (b) 求得頻譜功率密度Y(k)后，采用熵的柱狀圖估計(jì)算法估計(jì)頻譜功率密度譜Y(k)的 譜熵值H，即 首先，對(duì)頻譜功率密度Y (k)序列逐個(gè)進(jìn)行比較，獲取其最大值Ymax和最小值Ymin ; 然后，根據(jù)頻譜功率密度Y(k)序列的最大值Ymax和最小值將Ymin形成[Ymax，Y min]區(qū)間， 并將此區(qū)間[Ymax，Ymin]平均劃分為L(zhǎng)個(gè)子區(qū)間，則每個(gè)子區(qū)間長(zhǎng)度為：
⑥
最后，將頻譜功率密度Y (k)序列進(jìn)行大小比較，判斷其處于哪一個(gè)子區(qū)間內(nèi)，并統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)頻譜功率密度序列Y(k)落入第i個(gè)子區(qū)間的個(gè)數(shù)叫， 則頻譜功率密度 9 Y(k)的頻域統(tǒng)計(jì)譜熵值Η計(jì)算公式如下：
⑦ 上述k = 1，2, 3,. . .，NF，NF為預(yù)設(shè)的頻域采樣點(diǎn)數(shù)；i = 1，2,. . .，L, L為劃分的子區(qū)間 個(gè)數(shù)；1〈L〈Nf。
7. 基于權(quán)利要求1所述頻譜感知方法的一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知裝 置，其特征是：主要由頻段池存儲(chǔ)器、射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)域能量檢測(cè)模塊、頻域譜 熵檢測(cè)模塊、能量值比較器、時(shí)域雙門(mén)限判決模塊、頻域門(mén)限判決模塊、能量池存儲(chǔ)器和譜 熵池存儲(chǔ)器組成；其中頻段池存儲(chǔ)器的輸出端經(jīng)射頻前端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連， A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分為兩路，其中一路連接時(shí)域能量檢測(cè)模塊的輸入端，另一路連接頻 域譜熵檢測(cè)模塊的輸入端；時(shí)域能量檢測(cè)模塊的輸出端經(jīng)能量值比較器連接時(shí)域雙門(mén)限判 決模塊的輸入端；能量值比較器的輸出端分為兩路，其中一路與時(shí)域雙門(mén)限判決模塊的輸 入端相連，另一路與頻域譜熵檢測(cè)模塊的輸入端相連；頻域譜熵檢測(cè)模塊的輸出端與頻域 門(mén)限判決模塊的輸入端相連；時(shí)域雙門(mén)限判決模塊的輸出端分為兩路，其中一路連接能量 池存儲(chǔ)器的輸入端，另一路與頻段池存儲(chǔ)器的輸入端相連；頻域門(mén)限判決模塊的輸出端分 為兩路，其中一路與譜熵池存儲(chǔ)器的輸入端相連，另一路與頻段池存儲(chǔ)器的輸入端相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知裝置，其特征是：還 進(jìn)一步包括雙門(mén)限自適應(yīng)調(diào)整模塊和計(jì)數(shù)器；能量值比較器的又一輸出端經(jīng)計(jì)數(shù)器與雙門(mén) 限自適應(yīng)調(diào)整模塊的輸入端相連；雙門(mén)限自適應(yīng)調(diào)整模塊的輸出端連接能量值比較器的輸 入端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述一種基于時(shí)域能量與頻域譜熵的頻譜感知裝置，其特征是：所 述自適應(yīng)雙門(mén)限調(diào)整模塊包括比較器、加或減法器、乘法器和除法器；其中比較器的輸入端 連接計(jì)數(shù)器的輸出端，比較器的輸出端與加或減法器的輸入端相連，加或減法器的輸出端 分為兩路，其中一路與乘法器相連，另一路與除法器的輸入端相連；乘法器輸出時(shí)域高門(mén)限 值，時(shí)域低門(mén)限值由除法器的輸出端輸出。
【文檔編號(hào)】H04W16/14GK104125579SQ201410386188
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】肖海林, 劉彩麗, 王成旭, 賀棟梁, 胡立坤, 許旻, 閆坤 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)