專利名稱：初級用戶信號感知與定位方法
技術領域：
本發(fā)明屬于信息技術領域，涉及雷達系統(tǒng)-通信系統(tǒng)共存的認知無線電系統(tǒng)中的一種頻譜感知方法，尤其涉及一種初級用戶信號感知與定位方法。
背景技術：
由于雷達頻段的頻譜利用率很低，故與雷達系統(tǒng)共享頻段的認知無線電系統(tǒng)受到了很大的關注。認知無線電(Cognitive Radio,CR)是提高頻譜利用率的有效手段。為了實現認知無線電系統(tǒng)對雷達頻譜的有效機會利用，需要有效的檢測雷達頻段中的空白頻譜， 不但不能對雷達系統(tǒng)造成有害干擾，還要在某頻段上探測到雷達信號后盡快退出該頻段。 因此，解決問題的關鍵是如何有效地感知與定位各種雷達信號。實際應用中存在各種雷達信號，如連續(xù)波雷達信號、脈沖雷達信號、調頻雷達信號等。不同種類的雷達信號需要采用不同的感知與檢測方法。為了實現通信系統(tǒng)與雷達系統(tǒng)的共存，感知與識別微弱的雷達脈沖信號成為了一項重要的任務。傳統(tǒng)的感知與識別方法有1)通過將能量檢測器的輸出與一個門限進行比較，用以判斷雷達信號是否存在。 能量檢測器的優(yōu)點是不需要關于初級用戶信號的任何先驗信息；缺點是a)能量檢測算法無法分辨主用戶信號、次級用戶信號和干擾；b)能量檢測器對噪聲比較敏感，在信噪比 (SNR)較低時性能比較差；c)雷達脈沖信號可能以一種隨機的方式出現，使得能量檢測算法難以勝任。2)利用邊沿信號的小波變換系數將在連續(xù)的尺度上產生局部極值點，而噪聲的小波變換系數則很快地衰減的特征，將一些連續(xù)尺度空間上小波變換系數相乘，用所得到的乘積對高斯噪聲中的隨機脈沖進行檢測與定位。該方法的優(yōu)點是能有效地增強局部極值的峰值幅度，降低噪聲；缺點是除了一些特殊情況外，多尺度小波變換系數之積的概率密度函數難于推導出來，從而制約了其實用性。3)利用基于小波的邊沿檢測器來感知與檢測初級雷達脈沖信號。a)利用一維小波變換來檢測脈沖信號的上升沿和下降沿，進而對各子頻段的占用情況進行有效的感知。 b)利用小波變換系數的多尺度之和來檢測雷達脈沖信號的邊沿。c)利用小波變換的寬帶頻譜空洞檢測方法。該方法首先利用FFT估計寬頻帶上的功率譜密度(power spectral density, PSD)，然后利用小波變換對功率譜密度中不同頻譜區(qū)域(黑、灰、或白空間)的邊沿進行有效地檢測與定位，該檢測器相當于頻域中的能量檢測器。然而，在信噪比較低時， 噪聲可能破壞脈沖邊沿而難于檢測脈沖邊沿。多尺度之積邊沿檢測方法不能檢測超窄帶信號和具有緩變功率譜密度(power spectrum density，PSD)的信號，多尺度之和邊沿檢測方法則難于對邊沿進行精確的定位?，F有的雷達脈沖檢測算法基本上有2類，一類基于能量感知法，另一類基于小波域邊沿檢測法。能量感知法的缺點有如下幾點其一，無法分辨次級用戶信號、初級雷達脈沖信號和干擾信號；其二，在低SNR時由于存在噪聲的不確定性，其性能將變得很差；其三，難于對隨機出現的信號進行有效的感知與檢測。邊沿檢測法又包括多尺度乘積邊沿檢測法和多尺度之和邊沿檢測法，其缺點是一方面難于推導其概率密度函數，一方面在低SNR時性能將變差。而且，多尺度之積邊沿檢測方法不能檢測超窄帶信號和具有緩變功率譜密度 (power spectrum density,PSD)的信號，多尺度之和邊沿檢測方法則難于對邊沿進行精確的定位。上述缺陷限制了現有感知算法的可靠性和應用性，因此，為了更加可靠地檢測到雷達脈沖信號，同時提高檢測的效率和精度，必須研究有效的頻譜感知方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種初級用戶信號感知與定位方法，該方法的計算復雜度低，可靠性高。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案。一種初級用戶信號感知與定位方法包括以下步驟步驟一，對感知節(jié)點接收到的信號y (n) =A.S(n)+v(n)在尺度s =浐上進行小波變換，獲得小波變換系數、㈨=WlLy{n) = AfV2ls(n) + W2Mn)，其中，s (η)為脈沖信號，
ν (η)為均值為0，方差為的加性白高斯噪聲，A為含噪聲脈沖信號y(n)的幅度，1<η<Ν， η為采樣序號，N為信號y (η)的采樣點數；步驟二，根據小波變換系數^(η)計算小波域相干脈沖邊沿檢測結果為
權利要求
1.一種初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于，所述感知與定位方法包括以下步驟步驟一，對感知節(jié)點接收到的信號y (n) = A -S (η)+ν (η)在尺度s =浐上進行小波變換，獲得小波變換系數、( ) = W2L y(n) = A ^t s(n) + WjL v(n)，其中，s (n)為脈沖信號，ν (η)為均值為0，方差為σν2的加性白高斯噪聲，A為含噪聲脈沖信號y (η)的幅度，1<η<Ν，η 為采樣序號，N為信號y (η)的采樣點數；步驟二，根據小波變換系數^(η)計算小波域相干脈沖邊沿檢測結果為
2.根據權利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于尺度s=浐上小波濾波器hjk)的歸一化自相關函數cL(u) = XhL(m-u)hL(m)。
3.根據權利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述自相關函數ιγ(η，ιι)的表達式為
4.根據權利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述小波濾波器hjk)的支撐集為[-τ，τ ]，τ = τ (2L)，k為采樣序號。
5.根據權利要求4所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述小波濾波器hL(k)為Haar小波濾波器，hL(k)的支撐集為[-τ, τ] = [-2"，。
6.根據權利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述小波變換的最大尺度J需滿足條件2^ < AD，其中AD= (H1-H0), ΔD為脈沖信號s (η)的寬度，nQ 和Ii1分別為脈沖信號s (η)的起、止時刻。
7.根據權利要求6所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述s(η)為理想階躍邊沿信號，s (n) = U(n-nQ)-U(n-ni)，其中1彡η彡N。
8.根據權利要求6所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述s(η)為非 理想的邊沿信號
全文摘要
本發(fā)明公開了一種初級用戶信號感知與定位方法，包括以下步驟步驟一，對感知節(jié)點接收到的信號在尺度s＝2L上進行小波變換，獲得小波變換系數；步驟二，根據小波變換系數計算小波域相干脈沖邊沿檢測結果；步驟三，根據所述邊沿檢測結果和給定的虛警概率計算觀測區(qū)間[1，N]上的判決門限λ；步驟四，將邊沿檢測結果與判決門限λ進行比較，判斷脈沖邊沿信號是否存在，判斷結果表示為步驟五，判斷結果的每個非零區(qū)域有一個脈沖邊沿信號存在，設第m個脈沖邊沿信號的起、止時刻序號為Bm和Em，第m個脈沖邊沿信號的位置估計值為1≤m≤K，K為非零區(qū)域的個數。本發(fā)明所述方法提高了感知的可靠性，且具有較低的計算復雜度，便于在實際系統(tǒng)中實現。
文檔編號G01S7/32GK102445683SQ201010507230
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權日2010年10月14日
發(fā)明者易輝躍, 王力, 王瑞, 胡宏林 申請人:上海無線通信研究中心