[發明專利]基于雙譜對角切片實現頻譜感知的方法

有效

• 申請號: 200910006723.1
• 申請日: 2009-02-13
• 公開（公告）號: CN101807961A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 許方敏;周雷
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社;北京三星通信技術研究有限公司
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 戎志敏

技術領域

本發明涉及通信領域，特別涉及基于雙譜對角切片實現頻譜感知的方 法。

背景技術

認知無線電(Cognitive?Radio)是為了解決未來無線通信中可用頻譜 資源緊缺，傳統固定頻譜分配機制利用率不高而提出的一種頻譜共享技 術，認知無線電通過對周圍無線環境進行頻譜感知(Spectrum?Sensing)， 并基于頻譜感知的結果選擇合適的空閑工作頻段，調整無線傳輸參數，即 避免了對該頻段上有使用許可用戶系統的干擾，又保證了認知設備的傳 輸。認知無線電中一個關鍵技術和實現的前提就是如何保證準確而快速的 進行頻譜感知。

在認知無線電系統中，常見的單節點頻譜感知方法包括能量檢測，匹 配濾波器，循環平穩特征檢測等，這些感知方法都存在著不足，如能量檢 測器雖然實現比較簡單，但是容易受到信道和噪聲不確定性的影響。在單 節點頻譜感知的基礎上基于協作的辦法提出了協作感知的方法，即融合多 個認知設備頻譜感知的結果做出總的判決，從而能降低由于無線信道衰落 或陰影對感知性能的影響。

在認知無線電系統中，常見的頻譜感知方法按照參與感知的節點及其 方式分可以分為單節點感知，多節點協作感知和網絡輔助感知三類。這三 類感知方法各有其優缺點，單節點感知的優點在于實現簡單，不需要節點 之間交互控制信息和數據信息。缺點是感知性能容易受到無線信道衰落或 陰影的影響。多節點協作感知的方法，即融合多個認知設備頻譜感知的結 果做出總的判決，能降低由于無線信道衰落或陰影對感知性能的影響。但 是由于多個認知設備協同工作會帶來很多問題，如需要增加信道來傳輸交 互各自的感知信息，增加了處理的時延。此外由于惡意節點的出現可能會 破壞感知結果。

在單節點感知技術中，匹配濾波器和循環平穩特性檢測都屬于信號特 征檢測的方法，需要檢測端事先知道主系統用戶的信號特點。而能量檢測 則是一種盲檢測技術，因此具有較大的適應范圍，并且實現起來比較簡單。 但是缺點在于不確定的噪聲容易造成檢測錯誤。此外，無線信道的衰落也 會影響檢測性能。

針對盲檢測技術，我們需要解決如下幾個方面的問題：

1)應該具有對抗噪聲不確定性的能力，即檢測性能與噪聲功率變化無 關，這樣可以避免對噪聲進行估計。

2)在低信噪比的情況下也能實現檢測，這樣可以提高檢測性能，從而 避免由于漏檢，次要用戶給主用戶帶來干擾。

應用場景如圖1所示，主用戶(Primary?User)和認知次要用戶 (Secondary?User)共享使用頻譜，要保證認知設備不會影響主用戶系統的 正常工作。

在IEEE?802.22標準草案D1.0列舉的頻譜感知方法中提出了利用協方 差矩陣結合特征值的方法，但是存在著計算復雜，并且在低信噪比情況下 檢測性能差，不能有效對抗噪聲不確定性的缺點。此外在802.22中有一個 提案(802.22-07/0359r0)提出利用信號的高階統計量和噪聲的高階統計 量不同的性質來區分信號和噪聲，由于高斯噪聲的高階統計量為0，而信 號的高階統計量不為0，但是該提案的方法需要計算多階統計量，實現上比 較復雜，并且不夠直觀。

發明內容

本發明的目的是提供一種適合于低信噪比情況下快速通過雙譜對角 切片分析進行頻譜感知和判決的方法。

為實現上述目的，一種認知無線電中基于雙譜對角切片的頻譜感知方 法，包括步驟：

a.在天線接收到射頻信號之后進行下變頻從射頻變到中頻或者基帶；

b.下變頻之后的信號經過濾波，得到要感知的頻段的接收信號；

c.對濾波之后的信號抽樣量化，得到信號序列；

d.抽樣后的接收信號序列計算其雙譜對角切片；

e.將雙譜對角切片的幅值和門限進行比較，判別出空閑的頻譜空洞。

本發明的方法可以快速和有效的尋找空閑的頻譜資源，并減少了計算 時間。

附圖說明

圖1是一個典型的認知無線電應用場景；

圖2是基于雙譜對角切片的頻譜感知功能模塊示意圖；

圖3為基于雙譜對角切片進行頻譜判別的流程圖；

圖4為ATSC和無線麥克風信號在信噪比為-18dB時的雙譜等高圖；

圖5是這兩種信號的雙譜對角切片圖；