带信 号；然后利用现有的时域采样处理技术对每根接收天线接收到的时域连续的射频信号对 应的时域连续的基带信号进行时域采样处理，得到每根接收天线接收到的时域连续的射频 信号对应的时域离散的基带信号，将第i根接收天线接收到的时域连续的射频信号对应的 时域离散的基带信号中的第n个时域采样时刻的时域采样点的采样值记为Xi，n，其中，i= 1，2,…，M，n= 1，2,…，N，N表示时域采样处理的采样点数，N彡15。
[0023] 在此，时域采样处理时采样周期可以等间隔，也可以不等间隔。
[0024] ③计算每根接收天线接收到的时域连续的射频信号对应的时域离散的基带信号 中的每个时域采样时刻的时域采样点的瞬时功率，将第i根接收天线接收到的时域连续的 射频信号对应的时域离散的基带信号中的第n个时域采样时刻的时域采样点的瞬时功率 记为ri:n，ri，n= (|x|)2,其中，符号" | | "为取绝对值符号；
[0025] 然后对M根接收天线接收到的时域连续的射频信号对应的时域离散的基带信号 中的所有时域采样时刻的时域采样点的瞬时功率按从小到大的顺序进行排序，再将数值1 到MXN共MXN个正整数一一对应赋值给按从小到大的顺序排序后的MXN个瞬时功率，将 第i根接收天线接收到的时域连续的射频信号对应的时域离散的基带信号中的第n个时域 采样时刻的时域采样点的瞬时功率重新赋值后的值记为rf /。
[0026] ④计算检验统计量，记为T
[0027] ⑤根据虚警概率Pf和认知无线电系统中的接收天线的总数M，计算判决门限，记为 入，X的值是自由度为M-1的卡方分布的lPf分位点的值，其中，0<Pf< 1。
[0028]⑥比较检验统计量T与判决门限A的大小，如果T多A，则判定其它无线通信业 务正占用频段；如果T〈X，则判定其它无线通信业务未占用频段。
[0029] 以下通过计算机仿真，进一步说明本发明的频谱感知方法的可行性和有效性。
[0030] 假设认知无线电系统中有M= 4根接收天线，时域采样处理的采样点数为N= 100,并假设接收天线上的信道相互独立，且服从Nakagami分布，信噪比设为-10dB。图2给 出了本发明方法与能量检测法和特征值检测法的检测概率随着虚警概率变化的频谱感知 性能比较，其中能量检测法不知道噪声功率，但是知道噪声功率的两个上限，这两个上限对 应的噪声不确定度分别为〇.ldB和0. 2dB。从图2中可以看出，当虚警概率为0. 1、噪声不 确定度从0.ldB增加到0. 2dB时，能量检测法的检测概率从0. 58下降到0. 40,而本发明方 法在不知道噪声功率和噪声功率的上限的情况下仍然能够达到0. 73的检测概率；另外，当 虚警概率为〇. 1时，本发明方法的检测概率能够达到〇. 73,而特征值检测法的检测概率只 能达到0. 28。
【主权项】
1. 一种基于多天线瞬时功率比较的频谱感知方法，其特征在于包括以下步骤： ① 假设认知无线电系统中有M根接收天线均用于接收时域连续的射频信号，其中，M表 示认知无线电系统中的接收天线的总数，M多2 ; ② 对每根接收天线接收到的时域连续的射频信号进行下变频处理，得到每根接收天线 接收到的时域连续的射频信号对应的时域连续的基带信号；然后对每根接收天线接收到的 时域连续的射频信号对应的时域连续的基带信号进行时域采样处理，得到每根接收天线接 收到的时域连续的射频信号对应的时域离散的基带信号，将第i根接收天线接收到的时域 连续的射频信号对应的时域离散的基带信号中的第n个时域采样时刻的时域采样点的采 样值记为x i;n，其中，i = 1，2,…，M，n= 1，2,…，N，N表示时域采样处理的采样点数，15 ; ③ 计算每根接收天线接收到的时域连续的射频信号对应的时域离散的基带信号中的 每个时域采样时刻的时域采样点的瞬时功率，将第i根接收天线接收到的时域连续的射频 信号对应的时域离散的基带信号中的第n个时域采样时刻的时域采样点的瞬时功率记为 ri, n，ri,n= (|Xi,n|)2,其中，符号"| |"为取绝对值符号； 然后对M根接收天线接收到的时域连续的射频信号对应的时域离散的基带信号中的 所有时域采样时刻的时域采样点的瞬时功率按从小到大的顺序进行排序，再将数值1到 MXN共MXN个正整数一一对应赋值给按从小到大的顺序排序后的MXN个瞬时功率，将第 i根接收天线接收到的时域连续的射频信号对应的时域离散的基带信号中的第n个时域采 样时刻的时域采样点的瞬时功率重新赋值后的值记为h n' ； ④ 计算检验统计量，记为⑤ 根据虚警概率？{和认知无线电系统中的接收天线的总数M，计算判决门限，记为入， 入的值是自由度为M-1的卡方分布的±P f分位点的值，其中，0 < Pf< 1 ; ⑥ 比较检验统计量T与判决门限A的大小，如果T多A，则判定其它无线通信业务正 占用频段；如果T〈 X，则判定其它无线通信业务未占用频段。
【专利摘要】本发明公开了一种基于多天线瞬时功率比较的频谱感知方法，其利用多根接收天线接收时域连续的射频信号；然后对每个时域连续的射频信号进行下变频、时域采样得到对应的时域离散的基带信号；接着计算每个时域离散的基带信号中的每个时域采样时刻的时域采样点的瞬时功率，再按所有瞬时功率从小到大的顺序对所有瞬时功率重新赋值；接着计算检验统计量；最后通过比较检验统计量与判决门限的大小，判定是否有其它无线通信业务占用频段，实现频谱感知；优点是频谱感知性能良好，且克服了能量检测法要求精确预知噪声功率的缺陷，也克服了特征值检测法在多根天线接收信号之间的时域相关性较低或不相关时频谱感知失效的缺点。
【IPC分类】H04B17/382, H04B7/08, H04L25/03
【公开号】CN104954089
【申请号】CN201510195646
【发明人】金明
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月22日