本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通信主用戶感知方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著無線電技術(shù)的進(jìn)步和社會的發(fā)展，各行各業(yè)對無線電頻率的需求越來越多，頻譜資源匱乏的問題日益嚴(yán)重。目前，頻譜資源采用國家統(tǒng)一分配授權(quán)的管理模式，將頻譜分為兩種類型：授權(quán)頻段和非授權(quán)頻段。其中，授權(quán)頻段占據(jù)著大部分頻譜資源，如電視廣播頻段，但不少授權(quán)頻段處于空閑狀態(tài)；開放使用的非授權(quán)頻段占整個頻譜資源的很少一部分，如無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)大多使用非授權(quán)頻段在工作，該頻段上的用戶很多，業(yè)務(wù)量也很大，無線電頻段已基本趨于飽和。據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會的研究表明，已分配的頻譜利用率為15％～85％。所以說，頻譜資源的匱乏并不是真正意義上的頻譜資源不足，更多是由頻譜利用率過低造成的。

為了提高頻譜的利用率，cr技術(shù)(cr，即cognitiveradio，認(rèn)知無線電)應(yīng)運(yùn)而生。認(rèn)知無線電的核心思想就是具有認(rèn)知功能的用戶通過監(jiān)測，能夠感知當(dāng)前分配給授權(quán)用戶但未被其使用的空閑頻段，然后利用該空閑頻段進(jìn)行通信，從而有利于提高頻譜利用率。認(rèn)知無線電的研究主要集中在頻譜感知、頻譜分析、頻譜決策、頻譜共享和頻譜管理五個方面上。其中，頻譜感知作為認(rèn)知無線電中的一項重要技術(shù)，它的主要目的是：第一，檢測可供次用戶(secondaryusers)使用的頻譜空穴；第二，對主用戶(primaryusers,)信號活動的情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)主用戶不使用該頻段時，認(rèn)知用戶就能接入該頻段，當(dāng)主用戶再次出現(xiàn)時，認(rèn)知用戶就要迅速退出頻段，避免對主用戶產(chǎn)生干擾。

現(xiàn)有一些比較經(jīng)典的頻譜感知方法主要是用能量檢測，其基本思想是：直接對時域信號采樣值求模，然后取平方得到能量值。再把信號的能量值與預(yù)先設(shè)定的門限相比較，超過判決門限則判定該信號為主用戶信號，也即判定該信號對應(yīng)的頻段上有主用戶的存在。然而，上述過程中的感知精確度比較低，有待進(jìn)一步提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種通信主用戶感知方法及系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提升通信主用戶的感知精確度。其具體方案如下：

一種通信主用戶感知方法，包括：

利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行去噪處理，得到去噪信號；

確定所述去噪信號的能量；

通過判斷所述能量是否大于預(yù)設(shè)能量閾值，得到所述原始信號是否為主用戶信號的判決結(jié)果。

可選的，所述確定所述去噪信號的能量的過程，包括：

利用能量檢測算法確定所述去噪信號的能量。

可選的，所述利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行去噪處理的過程，包括：

利用所述零空間追蹤算法對所述原始信號進(jìn)行處理，得到殘差信號分量；

基于所述殘差信號分量以及所述原始信號，得到所述去噪信號。

可選的，所述基于所述殘差信號分量以及所述原始信號，得到所述去噪信號的過程，包括：

利用第一去噪信號確定公式，計算得到所述去噪信號；

其中，所述第一去噪信號確定公式為：v＝s-u；

式中，v表示所述去噪信號，s表示所述原始信號，u表示所述殘差信號分量。

可選的，所述基于所述殘差信號分量以及所述原始信號，得到所述去噪信號的過程，包括：

利用第二去噪信號確定公式，計算得到所述去噪信號；

其中，所述第二去噪信號確定公式為：v＝(s-u)(1+γ)；

式中，v表示所述去噪信號，s表示所述原始信號，u表示所述殘差信號分量，γ表示泄漏因子。

本發(fā)明還相應(yīng)公開了一種通信主用戶感知系統(tǒng)，包括：

信號去噪模塊，用于利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行去噪處理，得到去噪信號；

能量確定模塊，用于確定所述去噪信號的能量；

信號判決模塊，用于通過判斷所述能量是否大于預(yù)設(shè)能量閾值，得到所述原始信號是否為主用戶信號的判決結(jié)果。

可選的，所述能量確定模塊，具體用于利用能量檢測算法確定所述去噪信號的能量。

可選的，所述信號去噪模塊，包括：

信號處理單元，用于利用所述零空間追蹤算法對所述原始信號進(jìn)行處理，得到殘差信號分量；

信號去噪單元，用于基于所述殘差信號分量以及所述原始信號，得到所述去噪信號。

可選的，所述信號去噪單元，具體用于利用第一去噪信號確定公式，計算得到所述去噪信號；

其中，所述第一去噪信號確定公式為：v＝s-u；

式中，v表示所述去噪信號，s表示所述原始信號，u表示所述殘差信號分量。

可選的，所述信號去噪單元，具體用于利用第二去噪信號確定公式，計算得到所述去噪信號；

其中，所述第二去噪信號確定公式為：v＝(s-u)(1+γ)；

式中，v表示所述去噪信號，s表示所述原始信號，u表示所述殘差信號分量，γ表示泄漏因子。

本發(fā)明中，通信主用戶感知方法，包括：利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行去噪處理，得到去噪信號；確定去噪信號的能量；通過判斷能量是否大于預(yù)設(shè)能量閾值，得到原始信號是否為主用戶信號的判決結(jié)果。

可見，本發(fā)明先利用零空間追蹤算法來對原始信號進(jìn)行去噪處理，然后基于去噪信號來最終確定出原始信號是否為主用戶信號，由此可以減少噪聲對主用戶的感知精確度的影響，從而提升了感知精確度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種通信主用戶感知方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種具體的通信主用戶感知方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種通信主用戶感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種通信主用戶感知方法，參見圖1所示，該方法包括：

步驟s11：利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行去噪處理，得到去噪信號；

步驟s12：確定去噪信號的能量；

步驟s13：通過判斷上述能量是否大于預(yù)設(shè)能量閾值，得到原始信號是否為主用戶信號的判決結(jié)果。

具體的，當(dāng)去噪信號的能量大于上述預(yù)設(shè)能量閾值，則可以判定原始信號為主用戶信號，也即判定原始信號對應(yīng)的頻段中有主用戶的存在，此時原始信號對應(yīng)的頻段為非空閑頻段；當(dāng)去噪信號的能量小于或等于上述預(yù)設(shè)能量閾值，則可以判定原始信號并非是主用戶信號，也即判定原始信號對應(yīng)的頻段中沒有主用戶的存在，此時原始信號對應(yīng)的頻段為空閑頻段。

需要說明的是，上述預(yù)設(shè)能量閾值具體可以根據(jù)在不同頻段下的經(jīng)驗值進(jìn)行相應(yīng)地設(shè)置，在此不對其進(jìn)行具體限定。

可見，本發(fā)明實(shí)施例先利用零空間追蹤算法來對原始信號進(jìn)行去噪處理，然后基于去噪信號來最終確定出原始信號是否為主用戶信號，由此可以減少噪聲對主用戶的感知精確度的影響，從而提升了感知精確度。

參見圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種具體的通信主用戶感知方法，包括以下步驟：

步驟s21：利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行處理，得到殘差信號分量。

本實(shí)施例中，上述利用零空間追蹤算法獲取上述殘差信號分量的過程，具體可以包括：

第一步：輸入原始信號s，初始值λ1⁰和γ⁰，以及參數(shù)停止門限ε，。

第二步：設(shè)置j＝0，和γ^j＝γ⁰。

第三步：根據(jù)計算

其中，aj是對角矩陣，對角元素為d是以u為主對角線的對角矩陣。

第四步：根據(jù)計算

其中，和是對角矩陣，對角元素為i表示單位矩陣。

第五步：根據(jù)來計算

第六步：根據(jù)來計算γ^j+1。

第七步：如果那么令j＝j(luò)+1，然后重新進(jìn)入第三步。

第八步：輸出殘差信號分量以及泄漏因子γ＝γ^j+1。

步驟s22：基于殘差信號分量以及原始信號，得到去噪信號。

在一種具體的實(shí)施方式中，上述基于殘差信號分量以及原始信號，得到去噪信號的過程，具體可以包括：利用第一去噪信號確定公式，計算得到去噪信號；其中，第一去噪信號確定公式為：

v＝s-u；

式中，v表示去噪信號，s表示原始信號，u表示殘差信號分量。

在另一種具體的實(shí)施方式中，上述基于殘差信號分量以及原始信號，得到去噪信號的過程，具體可以包括：利用第二去噪信號確定公式，計算得到去噪信號；其中，第二去噪信號確定公式為：

v＝(s-u)(1+γ)；

式中，v表示去噪信號，s表示原始信號，u表示殘差信號分量，γ表示泄漏因子。

需要指出的是，相比于由上述第一去噪信號確定公式得到的去噪信號，通過上述第二去噪信號確定公式得到的去噪信號具有更好的去噪效果，有利于后續(xù)感知精確度的進(jìn)一步的提升。

步驟s23：利用能量檢測算法確定去噪信號的能量。

步驟s24：通過判斷上述能量是否大于預(yù)設(shè)能量閾值，得到原始信號是否為主用戶信號的判決結(jié)果。

具體的，當(dāng)去噪信號的能量大于上述預(yù)設(shè)能量閾值，則可以判定原始信號為主用戶信號，也即判定原始信號對應(yīng)的頻段中有主用戶的存在，此時原始信號對應(yīng)的頻段為非空閑頻段；當(dāng)去噪信號的能量小于或等于上述預(yù)設(shè)能量閾值，則可以判定原始信號并非是主用戶信號，也即判定原始信號對應(yīng)的頻段中沒有主用戶的存在，此時原始信號對應(yīng)的頻段為空閑頻段。

相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種通信主用戶感知系統(tǒng)，參見圖3所示，該系統(tǒng)包括：

信號去噪模塊11，用于利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行去噪處理，得到去噪信號；

能量確定模塊12，用于確定去噪信號的能量；

信號判決模塊13，用于通過判斷能量是否大于預(yù)設(shè)能量閾值，得到原始信號是否為主用戶信號的判決結(jié)果。

本實(shí)施例中，上述能量確定模塊12，具體可以用于利用能量檢測算法確定去噪信號的能量。

另外，上述信號去噪模塊11，具體可以包括信號處理單元以及信號去噪單元；其中，

信號處理單元，用于利用零空間追蹤算法對原始信號進(jìn)行處理，得到殘差信號分量；

信號去噪單元，用于基于殘差信號分量以及原始信號，得到去噪信號。

在一種具體實(shí)施方式中，上述信號去噪單元，具體可以用于利用第一去噪信號確定公式，計算得到去噪信號；

其中，第一去噪信號確定公式為：v＝s-u；

式中，v表示去噪信號，s表示原始信號，u表示殘差信號分量。

在另一種具體實(shí)施方式中，上述信號去噪單元，具體可以用于利用第二去噪信號確定公式，計算得到去噪信號；

其中，第二去噪信號確定公式為：v＝(s-u)(1+γ)；

式中，v表示去噪信號，s表示原始信號，u表示殘差信號分量，γ表示泄漏因子。

可見，本發(fā)明實(shí)施例先利用零空間追蹤算法來對原始信號進(jìn)行去噪處理，然后基于去噪信號來最終確定出原始信號是否為主用戶信號，由此可以減少噪聲對主用戶的感知精確度的影響，從而提升了感知精確度。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上對本發(fā)明所提供的一種通信主用戶感知方法及系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。