[發明專利]一種基于粘性隱馬爾可夫模型的噪聲功率估計方法

有效

• 申請號: 202010856384.2
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112187382B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 賈忠杰;金明
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H04B17/336
• 分類號: H04B17/336;H04B17/382;G06F17/18;G06K9/62
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 周玨

本發明公開了一種基于粘性隱馬爾可夫模型的噪聲功率估計方法，其計算每個感知時隙對應的接收信號功率，作為隱馬爾可夫模型中的觀測數據；確定每個觀測數據所對應的隱藏狀態及屬于各類隱藏狀態的概率，確定狀態轉移概率矩陣；在隱馬爾可夫模型中引入粘性因子，得到粘性隱馬爾可夫模型；計算粘性隱馬爾可夫模型中所有觀測數據對應的隱藏狀態在每次迭代下的聚類結果、狀態轉移概率矩陣在每次迭代下的值、均值和精度在每次迭代下的值；將均值在最后一次迭代下的值中每個元素的值作為對應一類隱藏狀態的功率估計值，將最小功率估計值作為噪聲功率的估計值；優點是其在接收信號中是否含有授權用戶信號未知的情況下，能夠快速、準確地估計出噪聲功率。

技術領域

本發明涉及一種認知無線電中的噪聲功率估計技術，尤其是涉及一種基于粘性隱馬爾可夫模型的噪聲功率估計方法。

背景技術

與第四代移動通信技術相比，第五代移動通信(5G)技術可將數據速率提高到10Gbit/s、將延遲降低到1毫秒、連接設備數量增加100倍。實現這些需求依賴大量的頻譜資源，但是可用的頻譜資源是有限的，且基本上已經被分配完了。為了解決無線網絡頻譜資源短缺的問題，目前業界的常見思路是引入認知無線電技術來提高頻譜資源的利用率。與傳統的時隙被單一用戶授權占用的系統不同，無線網絡通過認知無線電頻譜感知技術可以從環境中智能地檢測時隙占用情況，從而使認知用戶能智能接入空閑的授權時隙。

為了能更好地進行頻譜感知，很多文獻中都是首先假定噪聲功率已知，但實際情況中，噪聲功率值其實是未知的，這樣就需要有效地估計出噪聲功率。但是，現有的噪聲功率估計方案通常假定某一段時隙內授權用戶信號一直處于不活躍狀態，然后通過計算這段時隙內所有樣本的平均功率來獲得噪聲功率的估計值。但實際中，授權用戶信號的存在與否是未知的，這時的噪聲功率估計性能便會嚴重下降。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于粘性隱馬爾可夫模型的噪聲功率估計方法，其在接收信號中是否含有授權用戶信號未知的情況下，能夠快速、準確地估計出噪聲功率。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種基于粘性隱馬爾可夫模型的噪聲功率估計方法，其特征在于具體包括以下步驟：

步驟一：在認知無線電系統中，對連續的L個感知時隙內的信號進行采樣，且對每個感知時隙內的信號進行等時間間隔地采樣，共采樣得到N個樣本，將對第j個感知時隙內的信號進行采樣得到的第n個樣本記為r_j(n)；然后計算每個感知時隙對應的接收信號功率，將第j個感知時隙對應的接收信號功率記為x_j，即為對第j個感知時隙內的信號進行采樣得到的所有樣本的平均功率，其中，L、N、j和n均為正整數，L＞1，100≤N≤1000，1≤j≤L，1≤n≤N，符號“||”為求模符號，x_j服從高斯分布，即表示噪聲功率，表示第j個感知時隙內授權用戶的信號功率，表示第j個感知時隙未被授權用戶占用，表示第j個感知時隙已被授權用戶占用，表示x_j服從均值為方差為的高斯分布，表示x_j服從均值為方差為的高斯分布；