[發(fā)明專利]一種基于小波邊沿檢測的高效寬帶頻譜感知方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811115552.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN110943794B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易輝躍;張武雄;許暉;梁廣;孫思月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海無線通信研究中心;上海微小衛(wèi)星工程中心;福州物聯(lián)網(wǎng)開放實(shí)驗(yàn)室有限公司
• 主分類號(hào): H04B17/382
• 分類號(hào): H04B17/382
• 代理公司: 北京汲智翼成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;陳麗

本發(fā)明公開了一種基于小波邊沿檢測的高效寬帶頻譜感知方法及系統(tǒng)。該方法包括如下步驟：計(jì)算采集的時(shí)域數(shù)據(jù)的平均對(duì)數(shù)功率譜密度；對(duì)平均對(duì)數(shù)功率譜密度進(jìn)行歸一化，根據(jù)歸一化平均對(duì)數(shù)功率譜密度的均值計(jì)算中心化對(duì)數(shù)功率譜密度；并計(jì)算中心化對(duì)數(shù)功率譜密度的估計(jì)值；對(duì)中心化對(duì)數(shù)功率譜密度的估計(jì)值進(jìn)行小波變換，并計(jì)算中心化對(duì)數(shù)功率譜密度估計(jì)值的小波變換系數(shù)的小波邊沿檢測器；設(shè)定給定虛警概率時(shí)的邊沿信號(hào)檢測門限，根據(jù)邊沿信號(hào)檢測門限以及小波邊沿檢測器將整個(gè)待檢測頻率范圍分成若干頻段；利用能量比較多頻段檢測算法將各頻段分類成被占用或空閑。利用該方法，能夠在很寬的頻率范圍內(nèi)快速確定空閑頻段，有效提高了頻譜利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種寬帶頻譜感知方法，尤其涉及一種基于小波邊沿 檢測的高效寬帶頻譜感知方法，同時(shí)也涉及相應(yīng)的高效寬帶頻譜感知 系統(tǒng)，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

研究表明，頻譜短缺問題基本上是由于頻譜的利用率低而引起的。 認(rèn)知無線電(Cognitive Radio)通過讓次級(jí)用戶有機(jī)會(huì)利用初級(jí)用戶 的空閑授權(quán)頻譜，以克服頻譜短缺問題。近年來，寬帶頻譜感知得到 了極大的關(guān)注。寬帶頻譜感知的關(guān)鍵是尋找待感知頻段的各子帶的頻 率位置，然后將各子帶分類成占有或空閑。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一種眾所周知的方法是基于小波邊沿檢測的寬帶 頻譜感知。該方法假設(shè)接收寬帶信號(hào)的功率譜密度(power spectral density，簡稱為PSD)在各被占用頻譜的兩端具有急劇的變化。因此， 各被占用頻譜的兩端類似于曲線的一個(gè)階躍變化。邊沿或脈沖檢測方 法可用于檢測這類階躍變化，從而檢測哪些頻段是被占用的。但是， 該方法沒有給出局部極值檢測的門限設(shè)置方法，也沒有給出噪聲功率 電平的估計(jì)方法。然而，實(shí)際情況是很復(fù)雜的：(1)在一個(gè)頻段的內(nèi) 部信號(hào)的PSD也會(huì)急劇變化；(2)在低信噪比(SNR)時(shí)，由噪聲引起 的邊沿可能會(huì)產(chǎn)生很大的影響；(3)被占用頻段的邊沿可能不夠陡峭。

為了解決該問題，Yonghong Zeng、Ying-Chang Liang和Meng Wah Chia在論文《Edge based wideband sens ing for cognitive radio: Algorithm and performanceevaluation》(發(fā)表于IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum AccessNetworks(DySPAN),2011, pp.538-544)中提出了寬帶頻譜感知的新方案。該方案解決了如下問 題：(1)用PSD的均值對(duì)小波積進(jìn)行歸一化以對(duì)抗噪聲的不確定性； (2)給出了關(guān)于歸一化小波積的局部最大值的門限，以防止出現(xiàn)太多 的偽邊沿；(3)當(dāng)基于小波邊沿檢測得到可能的頻段后，提出多頻段 檢測方案，將頻段分成占用或空閑。

但是，該方案仍存在如下不足之處：

(1)門限難于設(shè)定。如果設(shè)置得過大，可能會(huì)漏檢真正的頻段邊 沿信號(hào)。反之，如果設(shè)置得過小，則會(huì)出現(xiàn)大量的偽邊沿信號(hào)。因此， 需要找到有效的門限設(shè)置方法。

(2)采用線性功率譜，而線性功率譜在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的抖動(dòng)和 變化都比較大。這樣一來，噪聲PSD的抖動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)偽邊沿信號(hào)。

(3)當(dāng)PSD的邊沿不是很陡峭時(shí)，小波變換的乘積可能檢測不到 變換較緩慢的頻譜邊沿信號(hào)。因此，需要利用更加魯棒的邊沿檢測算 法來檢測PSD的邊沿信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供 一種基于小波邊沿檢測的高效寬帶頻譜感知方法。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題提供一種基于小波邊沿檢測的高 效寬帶頻譜感知系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種基于小波邊沿檢測的高 效寬帶頻譜感知方法，包括如下步驟：