一种基于多天线系统幅度谱相关系数的频谱感知方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多天线系统幅度谱相关系数的频谱感知方法，其利用多个接收天线对监测信道的信号进行采样，得到采样信号，然后计算采样信号的幅度谱，接着计算幅度谱的相关系数，之后计算检验统计量，最后通过比较检验统计量与判决门限的大小，判定在该监测信道内有无授权用户信号，实现频谱感知；在不同接收天线上的噪声功率不相等时，仍然具有较高的频谱感知性能；在频率选择性衰落信道中具有比Tugnait提出的方法更好的频谱感知性能。
【专利说明】一种基于多天线系统幅度谱相关系数的频谱感知方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种认知无线电频谱感知技术，尤其是涉及一种基于多天线系统幅度 谱相关系数的频谱感知方法。
【背景技术】
[0002] 经过近几十年的无线通信快速发展，可供使用的频谱资源大部分已经被分配给了 特定的授权用户。也就是说，即使这些频谱资源处于空闲状态，非授权用户也不能使用它， 这导致大量的非授权用户在竞争着少量的非授权频段的资源。种种现象表明，现在的频谱 资源越来越紧缺。然而研究发现，被分配给授权用户的频谱资源的利用率非常低。授权频段 在空间和时间上的资源利用率在15%到85%之间，其利用率非常不平衡，如果在不干扰授 权用户的前提下，能够允许非授权用户接入授权频段，那么就能够有效缓解频谱资源紧缺 的问题。认知无线电的提出为提高频谱资源的利用率提供了一个可行的思路，其能够有效 利用已被分配但是处于空闲状态的频谱资源。为了防止对授权用户产生不可接受的干扰， 同时能够有效检测出处于空闲状态的频谱资源，频谱感知成了认知无线电中的关键技术之 〇
[0003] 常见的频谱感知方法有能量检测法、相关矩阵检测法、循环平稳特征检测法等。 其中，能量检测法由Urkowitz等人在1967年发表的《Energy Detection of Unknown Deterministic Signals》（未知确定信号的能量检测法）中提出。Urkowitz等人提出的能 量检测法具有实现简单、计算量小等特点，但是该方法在噪声功率未知情况下，频谱感知性 會泛较差° 最近，Tugnait 在 2014 年发表的〈〈On multiple antenna spectrum sensing under noise variance uncertainty and flat fading》（在噪声不确定性和平坦衰落信道中的 多天线频谱感知方法）中提出了基于频域协方差矩阵的频谱感知方法，该方法在平坦衰落 信道中具有较好的频谱感知性能，但是该方法在频率选择性衰落信道中的频谱感知性能较 差。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种在频率选择性衰落信道中具有较高频谱 感知性能的基于多天线系统幅度谱相关系数的频谱感知方法。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于多天线系统幅度谱相关 系数的频谱感知方法，其特征在于包括以下步骤：
[0006] ①假设认知无线电系统有K个接收天线，在频谱感知期间，每个接收天线对监测 信道的信号进行N次采样，得到每个接收天线上的由N个采样值构成的采样信号，将第k 个接收天线上的采样信号中的第η个采样值记为xk (n)，其中，K彡2, N彡K，1彡k彡K， I ^ n ^ N ；
[0007] ②计算每个接收天线上的采样信号的幅度谱，将第k个接收天线上的采样信号的 幅度谱中的第η'个值记为
【权利要求】
1. 一种基于多天线系统幅度谱相关系数的频谱感知方法，其特征在于包括以下步骤： ① 假设认知无线电系统有K个接收天线，在频谱感知期间，每个接收天线对监测信道 的信号进行N次采样，得到每个接收天线上的由N个采样值构成的采样信号，将第k个接收 天线上的采样信号中的第η个采样值记为Xk(n)，其中，K彡2，N彡K，1彡k彡K，1彡η彡N; ② 计算每个接收天线上的采样信号的幅度谱，将第k个接收天线上的采样信号的幅度 谱中的第η'个值记为zk(n'= ⑷xe"+V 其中，1彡η' <N，符号"||" 为取绝对值符号，e表示自然常数，j表示虚数单位； ③ 分别计算每个接收天线上的采样信号的幅度谱与除自身外的其余各个接 收天线上的采样信号的幅度谱之间的相关系数，将第u个接收天线上的采样信 号的幅度谱与第V个接收天线上的采样信号的幅度谱之间的相关系数记为Puv，
1彡u彡K, 1彡V彡K,且u关V，zu(η'）表示第u个接收天线上的采样信号的幅度谱 中的第η'个值，Zv (η'）表示第V个接收天线上的采样信号的幅度谱中的第η'个值； ④ 根据每个接收天线上的采样信号的幅度谱与除自身外的其余各个接收天线上的采 样信号的幅度谱之间的相关系数，计算检验统计量，记为Τ，(Av)2; I.… ⑤ 比较检验统计量T与判决门限λ的大小，如果Τ>λ，则判定在监测信道内有授权用 户信号；如果T彡λ，则判定在监测信道内没有授权用户信号，其中，2 = ((β~~κ)ν) 匕表示虚警概率，〇<Pf<Ur1O为逆函数表示形式，F1(Pf)为F!.....:..........,......1..............的逆函数， k2J =f(Z)表示自由度为的卡方分布的概率密度函数，Z 为积分变量。
【文档编号】H04B17/29GK104320206SQ201410539345
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】金明, 李有明, 王刚 申请人:宁波大学