本发明涉及信号处理，尤其涉及一种基于频域特征的自适应信号检测及频谱感知方法。
背景技术：
1、信号检测与频谱感知是非合作通信中的关键技术，传统的信号检测方法与频谱感知方法是比较门限与频段内信号能量，确定是否存在信号，进而通过门限与信号频段边界的交点确定信号频段的起止位置，感知信号频点、带宽等信息。
2、然而，在实际应用中，宽带接收机受阻抗失配和放大器、混频器等器件非线性特性等因素的影响，输出的背景噪声并不是理想的高斯白噪声，且功率谱上不同频率的噪声能量差异较大。在该情况下，若采用传统的信号检测方法与频谱感知方法，门限值不易确定，门限过高无法检测到信号，门限过低则虚警过大，并且，受噪声影响大，当宽带接收机噪声基底起伏过大时，不同频率的噪声能量差异较大，无法通过检测能量积累自适应调整门限并感知信号，进而会产生很多漏检或虚警的问题。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种基于频域特征的自适应信号检测及频谱感知方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、第一方面，提供了一种基于频域特征的自适应信号检测方法，包括：
4、获取接收信号的多组采样信号，对多组采样信号进行fft和非相参积累；
5、对接收信号频谱进行平滑处理；
6、设置差分间隔，对接收信号频谱进行差分处理，得到差分频谱；
7、确定并划分差分频谱大于0和小于0的部分；
8、针对差分频谱大于0和小于0的部分，分别对差分频谱进行分段，并计算各频段功率平均值；
9、针对差分频谱大于0和小于0的部分，分别根据各频段功率平均值确定信号窗，并估计差分频谱内噪声功率；
10、针对差分频谱大于0和小于0的部分，分别根据差分频谱功率和噪声功率之间的关系，判定是否有信号，其中，若差分频谱大于0的部分和差分频谱小于0的部分中至少有一个判定为有信号，则判定检测到信号。
11、在一些可能的实现方式中，平滑处理采用矩形波串平滑处理算法。
12、在一些可能的实现方式中，对频谱进行差分处理表示为：
13、
14、其中，表示信号差分频谱，y表示接收信号频谱，d表示差分间隔，n表示频谱长度。
15、在一些可能的实现方式中，差分间隔设置为
16、其中，ps表示码速率，fs表示采样率，q表示采样信号的长度。
17、在一些可能的实现方式中，根据差分频谱功率和噪声功率之间的关系，判定是否有信号，包括：
18、判断差分频谱功率的最大值是否小于噪声功率的5倍，若是，则判定无信号，若否，则进一步判断差分频谱功率次峰窗是否在信号窗左侧或右侧；
19、若差分频谱功率次峰窗在信号窗左侧或右侧，则判定有信号，若否，则进一步判断差分频谱功率最大值是否大于其左右两侧窗功率和的4倍，若是，则判定有信号，若否，则判定无信号。
20、第二方面，还提供了一种基于频域特征的自适应频谱感知方法，包括：
21、获取接收信号的多组采样信号，对多组采样信号进行fft和非相参积累；
22、对接收信号频谱进行平滑处理；
23、设置差分间隔，对接收信号频谱进行差分处理，得到差分频谱，根据差分频谱的功率设置第一门限值，对差分频谱进行过门限检测；
24、根据平滑处理后的接收信号频谱的功率，设置第二门限值和频谱最大掉点间隔，根据第二门限值和频谱最大掉点间隔确定信号频谱及其长度、起止位置；
25、确定信号频谱起止位置范围内对应的差分频谱的过门限点数；
26、根据频带内包含的实际信号数量，选取对应数量的过门限点数最多的前多个信号频谱；
27、针对选取的信号频谱，将信号频谱起止位置中点对应的频点作为信号频点，将信号频谱起止位置对应的频带宽度作为信号带宽。
28、在一些可能的实现方式中，第一门限值设置为差分频谱的功率最大值的0.625倍。
29、在一些可能的实现方式中，第二门限值设置为接收信号频谱的功率最大值的70％，频谱最大掉点间隔设置为4。
30、在一些可能的实现方式中，根据第二门限值和频谱最大掉点间隔确定信号频谱及其长度、起止位置，包括：
31、从接收信号频谱的第一频点开始，确定频点对应的频谱功率是否大于第二门限值，若是，将当前频点作为一个信号频谱的起点；
32、在确定一个信号频谱的起点后，继续确定后续的频点对应的频谱功率是否大于第二门限值，若有连续的数量大于频谱最大掉点间隔的多个频点对应的频谱功率均不超过第二门限值，则判定当前信号频谱结束，将频谱功率不超过第二门限值的连续多个频点中的第一个频点作为当前信号频谱的终点，确定当前信号频谱及其长度、起止位置；
33、在每次确定一个信号频谱后，继续确定后续的频点对应的频谱功率是否大于第二门限值，若是，将当前频点作为一个信号频谱的起点，以及在确定一个信号频谱的起点后，执行上个步骤所述的过程以确定信号频谱及其长度、起止位置，直至完成所有频点的处理。
34、本发明技术方案的主要优点如下：
35、本发明的基于频域特征的自适应信号检测及频谱感知方法通过分析信号频谱特征，构建信号差分频谱，再比较差分频谱频段内信号能量，设置判决条件进行信号检测，以及根据接收信号频谱和差分频谱，检测频谱包络确定信号频谱起止位置，进而感知信号频点和带宽，能够在噪声基底起伏较大的情况下实现精确的信号检测和信号频谱感知。
1.一种基于频域特征的自适应信号检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于频域特征的自适应信号检测方法，其特征在于，平滑处理采用矩形波串平滑处理算法。
3.根据权利要求1所述的基于频域特征的自适应信号检测方法，其特征在于，对频谱进行差分处理表示为：
4.根据权利要求3所述的基于频域特征的自适应信号检测方法，其特征在于，差分间隔设置为
5.根据权利要求1所述的基于频域特征的自适应信号检测方法，其特征在于，根据差分频谱功率和噪声功率之间的关系，判定是否有信号，包括：
6.一种基于频域特征的自适应频谱感知方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于频域特征的自适应频谱感知方法，其特征在于，第一门限值设置为差分频谱的功率最大值的0.625倍。
8.根据权利要求7所述的基于频域特征的自适应频谱感知方法，其特征在于，第二门限值设置为接收信号频谱的功率最大值的70％，频谱最大掉点间隔设置为4。
9.根据权利要求8所述的基于频域特征的自适应频谱感知方法，其特征在于，根据第二门限值和频谱最大掉点间隔确定信号频谱及其长度、起止位置，包括：
