[發明專利]一種基于譜相關特征的頻譜檢測方法

無效

• 申請號: 201210382521.9
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102882617A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 李莉;張家凱;凌洪濤;李磊;陳小丹
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及認知無線電頻譜檢測技術領域，特別涉及一種認知無線電系統中基于譜相關特征的頻譜檢測方法。

背景技術

隨著無線通信業務的飛速發展，傳統的靜態頻譜分配方式已經極大阻礙了頻譜資源的利用率。認知無線電技術（CR）作為一種頻譜再利用技術，在解決無線通信中頻譜資源緊張，提高頻譜利用率等問題方面，具有獨特的優勢，已受到越來越多人的關注，并被普遍認為是下一代無線通信網絡中的一項關鍵技術。FCC（聯邦通信委員會）已經為認知無線設備開放了電視頻段，使其可以不斷地感知頻譜環境，動態檢測未使用的頻段，在不對授權用戶造成干擾的前提下接入空閑頻段。IEEE?802.22無線區域網（WRAN）工作組已經起草了基于認知無線電的空中接口標準，以便未授權的認知用戶可以接入空閑的電視頻段。

頻譜感知是認知無線電的關鍵技術之一。為避免對授權用戶造成干擾，FCC要求認知用戶設備在檢測主用戶電視和語音信號時達到-114dBm的靈敏度要求，并且要求頻譜感知算法至少在-18dB的條件下可靠檢測到授權電視信號。在低信噪比下檢測微弱信號，因能量檢測受到噪聲不確定性的影響，匹配濾波器檢測面臨不同步的問題,傳統的能量檢測和匹配濾波器檢測已不再適用。在主用戶發送信號特征已知的條件下，可以使用循環平穩特性進行檢測，但具有計算量大的缺點。基于此，有人提出了基于信號特征檢測的感知方案，把主用戶發射機的發送信號與認知用戶接收機的接收信號的周期圖進行相關，把譜相關量作為檢測統計量，然后把檢測統計量與滿足虛警概率條件下的門限比較進行頻譜判決。然而，用周期圖法對信號進行譜估計分辨率較低，分辨率受到信號長度的影響，其分辨率與信號采樣長度成正比，從而一定程度上制約了頻譜檢測的可靠性。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種認知無線電系統中改進的基于譜相關特征的頻譜檢測方法。本發明首先用MVDR算法分別對主用戶發射機的發送信號和認知用戶接收機的接收信號進行譜估計，然后把發送信號與接收信號的MVDR譜進行相關運算得到的譜相關量作為檢測統計量，并求得滿足虛警概率條件下的門限，最后將該檢測統計量與門限進行比較，以此判定頻譜是否被占用。

本發明用MVDR算法對主用戶發射機的發送信號和認知用戶接收機的接收信號進行譜估計，把收發信號MVDR譜的譜相關量作為檢測統計量，并求得滿足虛警概率條件下的門限，將該檢測統計量與門限進行比較，以此判定頻譜是否被占用。該方法分為5個部分實現：計算發送信號的采樣信號的MVDR譜；計算接收信號的采樣信號的MVDR譜；計算檢測統計量；計算滿足虛警概率P_f的門限值th；判斷頻譜是否被占用。具體方法為：

A.計算發送信號的采樣信號的MVDR譜：該算法要求主用戶發射機的發送信號是已知的，設發送信號為x(t)，以采樣頻率為f_s赫茲（Hz）對x(t)進行采樣，采樣間隔為T_s秒，則發送信號的采樣信號為x(l)=x(lT_s),長為L的x(l)樣本自相關矩陣為的階數為M，M的值由感知時間對算法復雜度的要求來確定。根據計算x(l)的MVDR譜k＝0,1,…,L-1.

B.計算接收信號的采樣信號的MVDR譜：設認知用戶接收機接收到的信號為y(t)，以采樣頻率為f_s赫茲（Hz）對y(t)進行采樣，則接收信號的采樣信號為y(l)=y(lT_s)；長為L的y(l)的樣本自相關矩陣為的階數為M。

根據計算y(l)的MVDR譜k＝0,1,…,L-1.

C.計算檢測統計量：