[發明專利]一種抑制直流偏置的能量檢測方法

有效

• 申請號: 201310500891.2
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103560838A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 金明;李有明;王炯滔;金光;王剛
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04L25/06
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 周玨

技術領域

本發明涉及一種認知無線電系統中的頻譜感知技術，尤其是涉及一種抑制直流偏置的能量檢測方法。

背景技術

隨著智能手機等移動設備的大量涌現，人們對無線數據流量的需求量越來越大。無線數據流量的增加必須有大量的頻譜帶寬提供支撐，然而，在實際中可用于無線通信的頻譜資源是有限的。經過近幾十年的無線通信快速發展，這些可供使用的頻譜資源大部分已經被分配給了特定的授權用戶。也就是說，即使這些頻譜資源處于空閑狀態，非授權用戶也不能使用它，導致大量的非授權用戶在競爭著少量的非授權頻段的資源。種種現象表明，現在的頻譜資源越來越緊缺。然而研究表明，被分配給授權用戶的頻譜資源的利用率非常低。授權頻段在空間和時間上的資源利用率在15%到85%之間，其利用率非常不平衡。如果在不干擾授權用戶的前提下，能夠允許非授權用戶接入授權頻段，那么就能夠有效緩解頻譜資源緊缺的問題。認知無線電的提出為提高頻譜利用率提供了一個可行的思路，其能夠有效利用已被分配但是處于空閑狀態的頻譜資源。為了防止對授權用戶產生不可接受的干擾，同時能夠有效檢測出處于空閑狀態的頻譜資源，頻譜感知成了認知無線電中的關鍵技術之一。

常見的頻譜感知方法有能量檢測方法、相關矩陣檢測法、循環平穩特征檢測法等。其中，能量檢測方法由Urkowitz等人在1967年發表的《Energy?Detection?of?Unknown?Deterministic?Signals》（未知確定信號的能量檢測方法）中提出。Urkowitz等人提出的能量檢測方法具有實現簡單、計算量小等特點。最近，隨著認知無線電的興起，大量文獻對Urkowitz等人提出的能量檢測方法的頻譜感知性能進行了詳細的分析，如F.Digham等人在2007年發表的《On?the?Energy?Detection?of?Unknown?Signals?Over?Fading?Channels》（衰落信道下未知信號的能量檢測方法）。在實際情況中，接收機存在直流偏置（直流偏置是射頻信號下變頻過程中，由本振信號的自混頻產生），直流偏置會降低能量檢測方法的頻譜感知性能，而Urkowitz等人提出的能量檢測方法并沒有考慮并解決直流偏置問題，導致其頻譜感知性能不佳。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠有效地抑制直流偏置，提高頻譜感知性能的能量檢測方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種抑制直流偏置的能量檢測方法，其特征在于它的處理過程為：首先，利用感知節點對監測信道的信號進行采樣，得到采樣信號；然后，對采樣信號中相鄰的兩個采樣點的信號進行差分操作，得到采樣信號中相鄰的兩個采樣點的信號的差分信號；接著，計算所有差分信號的總能量；最后，通過比較所有差分信號的總能量與判決門限的大小，判定在該監測信道內有無授權用戶信號，實現頻譜感知。

本發明的抑制直流偏置的能量檢測方法，它具體包括以下步驟：

①在認知無線電中，利用感知節點對監測信道的信號進行N次采樣，得到由N個采樣點的信號構成的采樣信號，將采樣信號中的第n個采樣點的信號記為x(n)，其中，N≥2，1≤n≤N；

②對采樣信號中相鄰的兩個采樣點的信號進行差分操作，得到采樣信號中相鄰的兩個采樣點的信號的差分信號，將采樣信號中的第m+1個采樣點的信號x(m+1)與第m個采樣點的信號x(m)的差分信號記為y(m)，y(m)=x(m+1)-x(m)，其中，1≤m≤N-1；

③計算采樣信號對應的所有差分信號的總能量，記為T，

④比較T與判決門限λ，如果T>λ，則判定在監測信道內有授權用戶信號，如果T≤λ，則判定在監測信道內沒有授權用戶信號，其中，λ=2σ²F^-1(P_f)，σ²表示感知節點的噪聲功率，P_f表示虛警概率，0≤P_f≤1，F^-1(P_f)表示的逆函數，f(z)表示自由度為N-1的卡方分布的概率密度函數，z為積分變量。