[發明專利]MIMO系統中基于特征函數的頻譜盲檢測方法

無效

• 申請號: 201310177376.5
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103259631A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 沈雷;王海泉;陳佩
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L25/03
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及無線通信多天線技術領域，具體是一種MIMO系統中基于特征函數的頻譜盲檢測方法。

背景技術

隨著無線通信的發展,頻譜資源越來越擁擠,但是很多已經分配的頻譜資源的并沒有得到有效利用。認知無線電系統,通過容許非授權用戶使用空閑的頻譜,?在不妨礙主用戶通信的情況下,?提高頻譜的使用率,得到了很大的關注。頻譜檢測,也就是檢測信道中是否存在主用戶信號的傳輸,是認知無線電系統一個重要的研究內容。到目前為止，已經有很多種頻譜檢測方法被提出來。主要有匹配濾波器法、能量檢測法、循環譜檢測法、特征值檢測法。這些檢測方法既可以用在單天線系統中，也可以用在多天線系統中。匹配濾波器法是一種最佳檢測，能使接收輸出信噪比最大，但是需要知道授權用戶的所有先驗知識，在先驗知識不足時，無法應用。循環譜檢測法利用已知授權用戶的調制信息來提高低信噪比條件下頻譜檢測的性能，但所需樣本時間長，計算復雜度高。能量檢測算法由于不需要知道授權用戶的任何先驗知識，近年來被廣泛應用到認知無線電系統的頻譜檢測中。但在低信噪比條件下，噪聲干擾與授權用戶的能量區分度變小，能量檢測法性能下降。在噪聲方差未知情況下，如果噪聲方差估計不準確，能量檢測法性能急劇下降。特征值檢測方法利用接收到的信號樣本協方差的特征值來進行信號檢測，其理論基礎是隨機矩陣理論。特征值檢測不需要知道授權用戶信號的信息，也不需要知道信道噪聲的方差，實現了盲檢測。但樣本協方差特征值計算的計算量和復雜度都比較大。以上的頻譜檢測法，在本質上都是基于局部參數假設檢驗的頻譜檢測方法，以某個局部參數作為標準進行信號檢測。

?發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出了一種MIMO系統中基于特征函數的頻譜盲檢測方法，本發明詳細分析了基于多元特征函數的頻譜盲檢測的檢測性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案具體包括如下步驟：

步驟1.設認知無線電系統中，授權主用戶發送端有???????????????????????????????????????????????根天線，次用戶接收端有根天線，且用戶接收端的每根天線有L個樣本；設次用戶接收端第根天線第個樣本記為；把根天線中每根天線接收的第個樣本共同組成一個向量，令該向量,?連續采樣次，得到個樣本向量,記為；其中，、、為自然數，；

1-1?當信道中授權用戶的發射信號不存在的時候，接收端只有高斯噪聲,則接收端所有天線第個樣本接收到的信號為：?????????(1)

其中，服從均值為零，的協方差為的多元高斯分布，，是第根天線的高斯噪聲方差；則向量的特征函數,?這里是維的向量。

1-2?當信道中存在授權用戶信號傳輸時，由于受信號調制特性和信道傳輸特性的影響，不服從維均值為零，協方差為的多元高斯分布；此時，其特征函數也不服從，MIMO系統中，基于特征函數的頻譜檢測等價于下列檢驗，具體如下：

???向量服從的特征函數為公式(2)的隨機向量：?

??????????????????????????????????????(2)

定義隨機向量的經驗特征函數為：?

???????????????????(3)

當信道中不存在授權用戶傳輸，L趨向無窮時，經驗特征函數趨向；而當信道中存在授權用戶信息傳輸時，不再趨向于，通過度量與的距離，能夠判決是否存在授權信號的傳輸，特征函數距離計算如下：

????????????????????????????(4)

這里加權函數：????????????????(5)

其中，表示對矩陣求行列式，由于計算特征函數距離時，需要知道信道噪聲的協方差，為實現對信號的盲檢測;

步驟2.用樣本協方差對信號進行歸一化，定義修正的特征函數距離為：

?????????????????????(6)

這里是協方差歸一化的經驗特征函數：

??????????????????(7)

為樣本協方差：

??????(8)

加權函數修正為：；

當信道中不存在授權用戶傳輸時，趨向無窮大，歸一化經驗特征函數趨向；當信道中存在授權用戶傳輸的時候，不趨向于，此時，通過修正后的特征函數距離檢測，而的計算，不需要知道噪聲的協方差，實現了對信道的盲檢測。