[發明專利]基于歸一化特征值的擬合優度檢驗的頻譜感知方法及裝置

無效

• 申請號: 201310203025.7
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103297160A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 王東明;劉瑞勛;吳雨霏;王向陽;金石;唐文銳;黃禹淇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04W16/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種無需發送信號任何特征信息的頻譜感知方法及裝置。

背景技術

無線頻譜資源匱乏的問題，在隨著無線數據業務的飛速增長變得越來越突出。認知無線電的提出，使得靈活應用已經被占用的頻譜資源成為可能。認知無線電技術的發展，極大地提高了頻譜利用率，緩解了日益增長的無線業務需求與日漸匱乏的頻譜資源之間的矛盾，被普遍認為是解決目前無線頻譜利用率問題的最佳方案。已有的研究表明，認知無線電可以提高通信系統容量并提高頻譜管理效率。

在認知無線電系統中，如何判別頻譜上是否存在授權用戶的信號是首先要解決的問題。這一問題被稱為頻譜檢測或頻譜感知。常用的頻譜檢測方法包括：能量檢測、匹配濾波檢測和循環平穩檢測。能量檢測復雜度低，但是受到噪聲的不確定性的影響，其性能惡化嚴重。匹配濾波性能優異，但是需要已知發送信號的特征。循環平穩檢測的性能也很優異，但是復雜度較高，在實際應用時，受到一定的局限。

根據接收信號的協方差矩陣可以判斷該頻段上是信號還是噪聲，其工作的理論基礎如下。我們知道，通常，有信號存在的情況下，信號的協方差矩陣不是一個對角矩陣，而僅噪聲存在時，接收信號的協方差矩陣為對角線元素相等的矩陣。基于這一理論基礎，傳統的技術方案提出了一種利用接收信號的協方差矩陣的特征值進行頻譜感知，判決變量可以由協方差矩陣的特征值構成。并給出了一種判決變量構造方法，即最大最小特征值的比值。另外，傳統技術方案還提出一種利用特征值的幾何平均和算術平均的比值作為判決變量。這些方法的優點是無需發送信號的任何先驗信息，也無需噪聲的任何統計特性。但是，這些方法沒有利用特征值的分布特性。

發明內容

技術問題：為了進一步提升特征值檢測方法的性能，并避免噪聲不確定性的影響，本發明提出了一種基于歸一化特征值的擬合優度檢驗的頻譜檢測方法及裝置。

技術方案：基于歸一化特征值的擬合優度檢驗的頻譜感知方法，包括如下步驟：

（1）接收待感知頻段上的無線信號；

（2）對接收信號進行采樣濾波，計算信號的協方差矩陣，記為R，其維度為L×L；

（3）計算協方差矩陣的特征值分解，得到排序的特征值，所述特征值從小到大表示為σ₁,σ₂,…,σ_L；

（4）計算歸一化特征值，即特征值除以所有特征值的和，結果表示為

（5）根據噪聲的歸一化特征值的累積分布函數F(x)，計算歸一化特征值的累積概率：；所述噪聲的歸一化特征值的累積分布函數F(x)通過理論計算得到，或者通過仿真將F(x)制作成表格的形式，查表得到歸一化特征值的累積概率。

（6）根據擬合優度檢驗計算判決變量T，當T大于預先設定的門限，則判定該頻譜上有授權信號存在，當T小于預先設定的門限，則判定沒有授權信號，即該頻譜空閑。

所述判決變量T采用Anderson-Darling檢驗，