專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于極化度的頻譜感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及認(rèn)知無(wú)線電的頻譜感知方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線頻譜資源的需求日趨增長(zhǎng)。然而，無(wú)線頻譜是不可再生的寶貴資源。充分利用頻譜資源，提高頻譜利用率以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的無(wú)線通信業(yè)務(wù)是無(wú)線通信領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。認(rèn)知無(wú)線電(CR，Cognitive radio)技術(shù)作為一種智能的頻譜共享技術(shù)，可以有效地解決頻譜資源匱乏與業(yè)務(wù)量不斷增長(zhǎng)的矛盾。在CR系統(tǒng)中，具有認(rèn)知功能的未授權(quán)用戶(hù)(CR用戶(hù))需要快速而準(zhǔn)確地感知未被占用的授權(quán)用戶(hù)頻段，在不影響授權(quán)用戶(hù)正常通信的前提下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的頻譜接入，從而使未授權(quán)用戶(hù)能利用其進(jìn)行通信，提高頻譜利用率。傳統(tǒng)頻譜感知方法有匹配率濾波器檢測(cè)、能量檢測(cè)、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)和最大最小特征值檢測(cè)等。這些檢測(cè)方法各自存在不足之處，例如能量檢測(cè)雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單但不能克服實(shí)際中的噪聲不確定度問(wèn)題；匹配濾波器需要知道授權(quán)用戶(hù)的先驗(yàn)信息；循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)需要授權(quán)用戶(hù)信號(hào)具有周期平穩(wěn)特性；而最大最小特征值檢測(cè)存在計(jì)算復(fù)雜度高等問(wèn)題。在實(shí)際的通信環(huán)境中，由于無(wú)線信道的衰落、信道的噪聲不確定度問(wèn)題以及授權(quán)用戶(hù)先驗(yàn)信息的匱乏等原因，使得上述頻譜感知方法在實(shí)際系統(tǒng)中存在明顯缺陷，不具有普遍適用性。另外，隨著雙極化天線在無(wú)線通信中的普遍應(yīng)用，對(duì)信號(hào)極化信息的識(shí)別及利用已變得可能。然而，傳統(tǒng)頻譜感知方法都是基于對(duì)接收信號(hào)的幅度，相位或頻率信息進(jìn)行分析，但是同樣能反映信號(hào)本質(zhì)屬性的極化信息卻未被應(yīng)用，這造成了對(duì)信號(hào)固有信息利用的極大損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決極化信息未被應(yīng)用于頻譜檢測(cè)的現(xiàn)狀，本發(fā)明實(shí)例提供了一種基于極化度(DoP，Degree of Polarization)的頻譜感知方法，應(yīng)用于認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)。極化度為電磁波的完全極化分量能量在總能量中所占的比例。在無(wú)線通信中，信號(hào)與噪聲以電磁波形式進(jìn)行傳輸，但其完全極化分量所占比例存在差異。因此，利用雙極化接收天線獲取信號(hào)全部極化信息，根據(jù)接收信號(hào)極化度的不同，即可實(shí)現(xiàn)在電磁領(lǐng)域?qū)π盘?hào)和噪聲進(jìn)行區(qū)分。所述極化度技術(shù)方案如下一種基于極化度的頻譜感知方法，包括步驟1. CR用戶(hù)接收端系統(tǒng)檢測(cè)門(mén)限值的設(shè)定首先根據(jù)下式，
權(quán)利要求
1.一種基于極化度的頻譜感知方法，其特征在于根據(jù)接收信號(hào)的抽樣協(xié)方差矩陣的特征值得到極化度》作為判決統(tǒng)計(jì)量，與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的判決門(mén)限YD。P進(jìn)行比較，以此判斷頻譜是否被占用，即主用戶(hù)信號(hào)是否存在。該方法分為5部分實(shí)現(xiàn)，設(shè)定系統(tǒng)門(mén)限、對(duì)空間電磁信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣、估計(jì)接收信號(hào)樣本協(xié)方差矩陣、估計(jì)接收信號(hào)極化度、判斷電磁信號(hào)有無(wú)即主用戶(hù)信號(hào)是否存在。具體的方法為步驟1. CR用戶(hù)接收端系統(tǒng)檢測(cè)門(mén)限值的設(shè)定首先根據(jù)下式
2.按權(quán)利要求1所述基于極化度的頻譜感知方法，其特征在于，所述CR用戶(hù)接收裝置通過(guò)一對(duì)相互正交的雙極化天線接收信號(hào)，包括CR用戶(hù)接收端具有一對(duì)相互正交的雙極化天線，該天線為兩條極化方式相互正交的天線組成，通常為水平極化天線和垂直極化天線或?yàn)樽笮龍A極化天線和右旋圓極化天線。
3.按權(quán)利要求1所述基于極化度的頻譜感知方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)對(duì)授權(quán)用戶(hù)電磁信號(hào)極化信息(XH，XV)的應(yīng)用，適用于小樣本檢測(cè)，且可克服實(shí)際中存在的噪聲不確定度問(wèn)題。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于極化度的頻譜感知方法，適用于認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)。所述方法包括系統(tǒng)檢測(cè)門(mén)限的設(shè)定，對(duì)空間電磁信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣，估計(jì)接收信號(hào)協(xié)方差矩陣，基于協(xié)方差矩陣特征值得到接收信號(hào)的極化度，進(jìn)而根據(jù)信號(hào)、噪聲極化度的差異，判定電磁信號(hào)的有無(wú)。該發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)授權(quán)用戶(hù)電磁信號(hào)極化信息的應(yīng)用，有效克服實(shí)際中存在的噪聲不確定度問(wèn)題；基于接收信號(hào)抽樣協(xié)方差矩陣得到極化度，無(wú)需信號(hào)、信道或噪聲的先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行檢測(cè)；適用于小樣本檢測(cè)，降低計(jì)算復(fù)雜度，提高系統(tǒng)對(duì)電磁信號(hào)的檢測(cè)速度，降低系統(tǒng)對(duì)電磁信號(hào)檢測(cè)所需的時(shí)間。從而可滿(mǎn)足實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求，有利于系統(tǒng)對(duì)有限的無(wú)線頻譜資源進(jìn)行高效利用。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102497239SQ20111041693
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者馮春燕, 吳曉彬, 曾志民, 林琳, 郭彩麗 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)