[發明專利]一種基于周期圖的能量檢測方法

有效

• 申請號: 201210140360.2
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102710348A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張少文;王軍;鐘鳴;李少謙
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于認知無線電技術領域，具體涉及其中的能量檢測方法。

背景技術

隨著無線業務的增長，頻譜資源顯得日漸稀缺，為了解決這一問題，研究者提出了認知無線電（Cognitive?Radio，CR）技術。CR技術的前提是尋找到可用的頻譜資源，頻譜感知正是用來完成這一任務的關鍵技術。為了有效地避免認知無線電系統的信號對授權用戶產生有害的干擾，要求頻譜感知方法在低信噪比（Signal-to-Noise?Ratio，SNR）下能夠可靠地檢測出授權用戶信號來。在CR系統中能量檢測（energy?detection，ED）是一種簡單易行的頻譜感知方法，但是傳統的ED技術在低信噪比下檢測概率較低，不能很好地滿足認知無線電技術的要求。

研究發現隨機共振（Stochastic?Resonance，SR）能夠使信號得到增強并且能夠抑制噪聲。當輸入的信號、噪聲和SR系統相匹配時噪聲的部分能量能夠轉移到信號上，使信號得到增強，噪聲的得干擾得到削減，使輸出的SNR得到顯著的提高，于是把SR理論應用于頻譜感知技術中，這樣能夠有效地提高頻譜感知的性能。現有的把信號通過SR系統的處理然后直接進行能量檢測的方法如下：

頻譜感知的二元假設檢驗模型為：r(t)=n(t)H0s(t)+n(t)H1,]]>其中，H₀表示不存在授權用戶信號的假設，H₁表示存在授權用戶信號的假設；r(t)表示要感知的接收信號，s(t)表示授權用戶信號，n(t)表示均值為零、方差為的加性白高斯噪聲（Additive?White?Gaussian?Noise，AWGN）。

在認知無線電的頻譜感知中通常采用如下的非線性langevin方程描述雙穩態SR系統：其中，V(x,t)是雙穩態SR系統的勢函數，其表達式為：其中，a,b為SR系統參數，U₀=a²/(4b)為勢壘的高度，是SR系統的兩個勢阱點，把接收信號r(t)=s(t)+n(t)代入langevin方程中求解得到x(t)，x(t)通過能量檢測，判斷授權用戶是否信號存在，即通過計算得到檢驗統計量T(r)，把T(r)與門限r進行比較，判斷授權用戶信號是否存在。這里，N表示每次頻譜感知所需的累積樣本數。

隨機共振系統要求輸入的信號周期成分的頻率一般較小，一般采用了二次采樣技術來降低大頻率信號的頻率，使其滿足SR系統的要求。二次采樣的基本原理是：通過尺度變換因子R把高頻信號變換成與隨機共振系統相匹配的低頻信號。R的作用原理是：采樣后的信號表示為然后進行如下處理：

這樣把RΔt作為新的采樣時間間隔，把這個新的采樣間隔應用于隨機共振的計算中，相當于新的信號頻率變換為了f_c/R，此處把R稱作二次采樣尺度變換因子，可見R>1的情況下信號頻率得到了降低；二次采樣的具體方法可參考：冷永剛,王太勇.二次采樣用于隨機共振從強噪聲中提取弱信號的數值研究.物理學報,2003,52(10):2432～2437。

噪聲不確定性因子的定義：通常噪聲方差的波動會降低感知算法的性能，在此稱作噪聲不確定性的影響；令噪聲方差的估計為定義不確定因子為：

B=sup{10log₁₀β}????????????????(2)