一种alpha稳定噪声衰落信道下多天线频谱感知方法与流程

技术特征：

1.一种alpha稳定噪声衰落信道下多天线频谱感知方法，其特征在于，所述alpha稳定噪声衰落信道下多天线频谱感知方法包括以下步骤：

第一步，对多天线接收信号进行连续采样，并形成接收信号向量；

第二步，计算多天线接收信号的分数低阶协方差矩阵，并构建两种不同的检测统计量；

第三步，当检测统计量大于或等于检测门限时；判定主用户存在，否则判为不存在。

2.如权利要求1所述的alpha稳定噪声衰落信道下多天线频谱感知方法，其特征在于，所述第一步对多天线接收信号进行连续采样，并形成接收信号向量具体包括：

在一个由单个主用户pu和单个次用户su构成的频谱感知系统中，发射天线数为m，接收天线数为n；则在采样时刻k，su接收到的基带信号表示如下：

其中，h0表示pu不存在，h1表示pu存在；x(k)＝[x1(k),...,xn(k),...,xn(k)]^t，w(k)＝[w1(k),...,wn(k),...,wn(k)]^t，xn(k)和wn(k)分别表示su第k时刻，第n根天线接收到的信号和噪声，s(k)＝[s1(k),...,sm(k),...,sm(k)]^t，sm(k)表示pu第k时刻，第m根天线发射的信号，k＝0,1,…,k-1，k为总的采样点数；h(k)表示在k时刻su的信道增益。在瑞利衰落信道下，即h(k)服从零均值的复高斯分布，其实部和虚部均是相互独立并具有相同分布形式的高斯随机过程，其均值uh＝0，方差为

3.如权利要求1所述的alpha稳定噪声衰落信道下多天线频谱感知方法，其特征在于，所述第二步计算多天线接收信号的分数低阶协方差矩阵，并构建两种不同的检测统计量具体包括：

(1)构建接收信号的分数低阶协方差矩阵为：

其中，|x(k)|^p/2＝[|x1(k)|^p/2,|x2(k)|^p/2,…,|xn(k)|^p/2]^t，p表示阶数，为分数阶，该式表示对接收信号向量做p/2阶运算，符号h表示共轭转置；矩阵中对角线元素表示为：矩阵中非对角线元素表示为：

(2)构建两种不同的检测统计量：

第一种检测统计量构造为：首先将分数低阶协方差矩阵中后面的对角元素标准化之后求和，利于对检测门限的推导，然后将其加权到前面的对角元素再求和，从而判定主用户信号是否存在，其表达式如下所示：

其中，μ1和σ1分别表示在h0假设下，分数低阶协方差矩阵中对角线元素的均值和标准差；其具体的表达式如下所示：

其中，γ为alpha稳定分布的分散系数，α为alpha稳定分布的特征指数，p为统计量的阶数，为分数阶。

第二种检测统计量构造为：首先将分数低阶协方差矩阵中非对角元素标准化之后求和，然后将其加权到对角元素上再求和，从而判定主用户信号是否存在，其表达式如下所示：

其中，μ2和σ2分别表示在h0假设下，分数低阶协方差矩阵中元素的均值和标准差；其具体的表达式如下所示：

4.如权利要求1所述的alpha稳定噪声衰落信道下多天线频谱感知方法，其特征在于，所述第三步当检测统计量大于或等于检测门限时；判定主用户存在，否则判为不存在具体包括：

(1)第一种检测统计量所对应的检测门限γ1的实施过程为：

已知第一种检测统计量所对应的虚警概率可以表示为：

其中，q函数又称标准正态分布的右尾函数。其表达式为：

当pfa给定时，检测门限可表示为：

其中，表示虚警概率，表示q函数的逆函数，e[tw1|h0]和var[tw1|h0]分别表示第一种检测统计量的均值和方差，在h0假设下，又因为所以第一种检测统计量所对应的检测门限又可以表示为：

如果tw1＞γ1，主用户信号存在，否则信号不存在；

(2)第二种检测统计量所对应的检测门限γ2的实施过程为：

已知第二种检测统计量所对应的虚警概率可以表示为：

其中，q函数又称标准正态分布的右尾函数。其表达式为：

当给定时，检测门限可表示为：

其中，表示虚警概率，表示q函数的逆函数，e[tw2|h0]和var[tw2|h0]分别表示第二种检测统计量的均值和方差，在h0假设下，又因为

所以第二种检测统计量所对应的检测门限又可以表示为：

如果tw2＞γ2，主用户信号存在，否则信号不存在。

5.一种应用权利要求1～4任意一项所述alpha稳定噪声衰落信道下多天线频谱感知方法的认知无线电通信系统。