一種基于多天線瞬時功率比較的頻譜感知方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的頻譜感知技術(shù)，尤其是涉及一種基于多天線 瞬時功率比較的頻譜感知方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信業(yè)務(wù)的快速增長，人們對頻譜資源的需求量不斷提高，頻譜資源缺 乏的現(xiàn)象變得越來越嚴(yán)重。一方面，無線通信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展和各種系統(tǒng)、協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)的不 斷出現(xiàn)，使更多的人需要使用無線電頻譜；另一方面，許多頻段已經(jīng)分配給了授權(quán)用戶，非 授權(quán)用戶只能使用那些沒有被授權(quán)的頻段，而沒有被授權(quán)的頻段又是十分稀缺的，現(xiàn)有的 固定的頻譜資源分配策略的頻譜資源利用率低下是造成這種現(xiàn)象的主要原因之一。認(rèn)知無 線電（CognitiveRadio,CR)技術(shù)能夠有效提高頻譜資源利用率，是實現(xiàn)頻譜資源動態(tài)分配 的主要方案之一。頻譜感知是認(rèn)知無線電技術(shù)中的重要組成部分，其可以有效防止采用認(rèn) 知無線電技術(shù)的無線通信業(yè)務(wù)對在同一頻段中的其它無線通信業(yè)務(wù)產(chǎn)生干擾，頻譜感知的 性能直接關(guān)系到無線通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量。
[0003] 現(xiàn)有的頻譜感知方法主要有能量檢測法、循環(huán)特征檢測法、協(xié)方差矩陣檢測法、特 征值檢測法等。在這些方法中，能量檢測法需要知道噪聲功率，循環(huán)特征檢測法需要知道授 權(quán)用戶信號的循環(huán)頻率。當(dāng)不知道噪聲功率和授權(quán)用戶信號的循環(huán)頻率時，能量檢測法和 循環(huán)特征檢測法的頻譜感知性能會嚴(yán)重下降。在多天線的情況下，協(xié)方差矩陣檢測法和特 征值檢測法能夠利用接收信號之間的相關(guān)性來實現(xiàn)頻譜感知，但是在實際應(yīng)用中，為了獲 得分集增益，接收信號之間的相關(guān)性較低甚至不相關(guān)，此時這兩種方法的頻譜感知性能較 差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于多天線瞬時功率比較的頻譜感知方 法，其頻譜感知性能良好。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于多天線瞬時功率比較的 頻譜感知方法，其特征在于包括以下步驟：
[0006] ①假設(shè)認(rèn)知無線電系統(tǒng)中有M根接收天線均用于接收時域連續(xù)的射頻信號，其 中，M表示認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的接收天線的總數(shù)，M多2 ;
[0007] ②對每根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號進(jìn)行下變頻處理，得到每根接收 天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域連續(xù)的基帶信號；然后對每根接收天線接收 到的時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域連續(xù)的基帶信號進(jìn)行時域采樣處理，得到每根接收天 線接收到的時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域離散的基帶信號，將第i根接收天線接收到的 時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域離散的基帶信號中的第n個時域采樣時刻的時域采樣點 的采樣值記為xi;n，其中，i= 1，2,…，M，n= 1，2,…，N，N表示時域采樣處理的采樣點數(shù)， N彡 15 ;
[0008] ③計算每根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域離散的基帶信號 中的每個時域采樣時刻的時域采樣點的瞬時功率，將第i根接收天線接收到的時域連續(xù)的 射頻信號對應(yīng)的時域離散的基帶信號中的第n個時域采樣時刻的時域采樣點的瞬時功率 記為ri:n，ri，n= (|x|)2,其中，符號" | | "為取絕對值符號；
[0009] 然后對M根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域離散的基帶信號 中的所有時域采樣時刻的時域采樣點的瞬時功率按從小到大的順序進(jìn)行排序，再將數(shù)值1 到MXN共MXN個正整數(shù)一一對應(yīng)賦值給按從小到大的順序排序后的MXN個瞬時功率，將 第i根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域離散的基帶信號中的第n個時域 采樣時刻的時域采樣點的瞬時功率重新賦值后的值記為hn' ；
[0010] ④計算檢驗統(tǒng)計量，記為
[0011] ⑤根據(jù)虛警概率Pf和認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的接收天線的總數(shù)M，計算判決門限，記為 入，入的值是自由度為M-1的卡方分布的lPf分位點的值，其中，0 <Pf< 1;
[0012]⑥比較檢驗統(tǒng)計量T與判決門限A的大小，如果T多A，則判定其它無線通信業(yè) 務(wù)正占用頻段；如果T〈X，則判定其它無線通信業(yè)務(wù)未占用頻段。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0014] 1)本發(fā)明方法在計算判決門限時僅利用了虛警概率和認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的天線 的總數(shù)，不需要知道噪聲功率，因此本發(fā)明方法有效地克服了已有的能量檢測法需要知道 噪聲功率的缺陷。
[0015] 2)本發(fā)明方法先對接收信號進(jìn)行下變頻處理得到時域連續(xù)的基帶信號，然后對時 域連續(xù)的基帶信號進(jìn)行時域采樣得到時域離散的基帶信號，再計算時域離散的基帶信號中 的每個時域采樣點的瞬時功率，并對所有瞬時功率從小到大排序后重新賦值，最后根據(jù)重 新賦值后的瞬時功率值計算檢驗統(tǒng)計量，這使得本發(fā)明方法在接收信號之間的相關(guān)性較低 或不相關(guān)時仍然具有較好的頻譜感知性能，因此本發(fā)明方法有效地克服了現(xiàn)有的特征值檢 測法在接收信號之間的相關(guān)性較低或不相關(guān)時頻譜感知較差的缺點。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明方法的總體實現(xiàn)框圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明方法與能量檢測法和特征值檢測法的頻譜感知性能比較示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019] 本發(fā)明提出的一種基于多天線瞬時功率比較的頻譜感知方法，其總體實現(xiàn)框圖如 圖1所示，其包括以下步驟：
[0020] ①假設(shè)認(rèn)知無線電系統(tǒng)中有M根接收天線均用于接收時域連續(xù)的射頻信號，其 中，M表示認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的接收天線的總數(shù)，M多2。
[0021] 圖1中Xl(t)表示第1根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號，x2(t)表示第2 根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號，xM(t)表示第M根接收天線接收到的時域連續(xù)的 射頻信號。
[0022] ②利用現(xiàn)有的下變頻處理技術(shù)對每根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號進(jìn) 行下變頻處理，得到每根接收天線接收到的時域連續(xù)的射頻信號對應(yīng)的時域連續(xù)的基