一种基于过采样的信号检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信技术领域，设及信号检测方法，特别设及一种基于过采样的信号 检测方法，可用于认知无线电系统中的频谱感知。
【背景技术】
[0002] 目前，无线通信的重点已经向无线因特网、多媒体通信等需要较宽带宽和较高下 载速率的服务转移。从移动电话到无线Internet,人们期望随时随地都可W获得可靠的带 宽网络连接。然而，由于天线尺寸和功率等条件的限制，使得可W有效利用的频段十分有 限。因此，作为一种不可再生资源的频谱资源已经成为了稀缺资源，频谱资源变得越来越紧 张。
[0003] 为了缓解频谱资源紧张的问题，提高频谱的利用效率，J.MITOLA等人提出了认知 无线电的概念。其主要思想是实现认知用户（非授权用户）在对主用户（授权用户）不产 生有害干扰的前提下共享频谱资源。频谱感知是认知无线电中关键技术之一，频谱感知的 关键在于目标信号的检测。
[0004] 为了提高检测性能，目前常用的频谱感知的方法主要有匹配滤波器检测、能量检 巧。、循环平稳检测、基于协方差的检测、压缩感知W及合作检测。上述方法或多或少的需要 一些先验信息，其中能量检测因复杂度低和实现简单而广泛应用。但是在实际的无线通信 系统中，一般认知用户不知道主用户发射信号的先验信息，因此一些利用相关性信息和二 阶统计量的信号检测方法相应被提出。但是该些信号检测方法没有有效地利用样本的不同 相关性信息，从而检测性能不理想。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于过采样的信号检测方 法，W解决在信噪比比较低的情况下感知性能较差的问题，在低信噪比情况下也能得到高 检测概率，从而提高整体的检测性能。
[0006] 为了完成上述目的，本发明的一种基于过采样的信号检测方法，包括如下步骤：
[0007] (1)使用远大于两倍采样信号带宽的采样频率对接收信号进行N点过采样，得到 样本序列；
[000引 （2)对上述获得的样本序列进行循环移位后，计算相关信息Rs;
[0009] (3)根据上述获得的相关信息Rs，计算不同相关信息的第一权重As、第二权重 Bfi；
[0010] (4)根据上述获取的不同相关信息的权重计算检测统计量T:
[0011] (4. 1)根据上述获得的相关信息Re和权重，获得只使用单一相关信息的统计量 Ts：
[0012] (4. 2)将上述所得只使用单一相关信息的统计量进行融合，得到检测统计量T:
[0013] (5)给定检测口限￡〉0,当检测统计量T大于检测口限e时，则判定目标信号存 在，当检测统计量T小于检测口限e时，则判定目标信号不存在。
[0014] 本发明具有W下优点：
[0015] 本发明通过对样本序列相关信息加权、融合，获得检测统计量，充分利用了样本不 同的相关性信息，与传统方法相比，在相同先验信息的情况下，具有更好的检测性能。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的一种基于过采样的信号检测方法的流程图；
[0017] 图2是本发明的一种基于过采样的信号检测方法的性能仿真图。
【具体实施方式】
[001引参照图1，本发明的实现步骤如下：
[0019] 步骤1.使用远大于两倍采样信号带宽的采样频率对接收信号进行N点过采样， 得到样本序列；
[0020] 令y=[y[1]，y巧]，…，y[闲]T表示接收信号过采样后的样本向量，N表示采样点 数，y[l]，y[2]，…，y[闲表示第1，2-N个采样点，[*]T表示向量的转置，在不同假设条件 下第n个采样点用如下公式表示：
[0021] H〇:y[n] =w[n]
[002引 Hi:y[n] =s[n]+w[n] [1]
[0023]
[0024] 式[1]中，H。表示仅对噪声信号进行过采样的假设情况，Hi表示同时对目标用户 信号和噪声信号进行过采样的假设情况，y[n]表示不同假设情况下接收信号经过过采样的 第n个采样点，w[n]表示噪声信号经过过采样的第n个采样点，s[n]表示目标用户信号经 过过采样的第n个采样点。
[0025] 步骤2.对上述获得的样本序列进行循环移位后，计算相关信息Rs;
[0026] 对上述获得的样本序列进行循环移位后与原始样本按如下公式进行计算得到相 关f目息Rs;
[0027] Rs=yHs(y，5)凹
[002引式巧]中，y表示过采样后的样本向量，yH表示样本向量y的共辆转置，S(y，5)表 示样本向量循环右移5位后的向量，5G(〇，1，…，N}，N表示采样点数；
[0029] 步骤3.根据上述获得的相关信息Rs，计算不同相关信息的第一权重As、第二权重 Bs;
[0030](3. 1)根据似中所获得的相关信息Rs，计算不同相关信息的第一权重参数*^&1、 第二权重参数记，按照如下公式计算：
[0031]
【主权项】
1. 一种基于过采样的信号检测方法，包括如下步骤： (1) 使用远大于两倍采样信号带宽的采样频率对接收信号进行N点过采样，得到样本 序列； (2) 对上述获得的样本序列进行循环移位后，计算相关信息Rs; (3) 根据上述获得的相关信息Rs，计算不同相关信息的第一权重As、第二权重Bs; (4) 根据上述获取的不同相关信息的权重计算检测统计量T : (4. 1)根据上述获得的相关信息Rs和权重，计算只使用单一相关信息的统计量T s: Ts = (AsRs+BS) (AsRs+Bs) 其中，Ts表不只使用单一相关信息的统计量，A s表不第一权重，B s表不第二权重，R s 表示相关信息，（· Γ表示矩阵的共轭转置； (4. 2)将上述所得只使用单一相关信息的统计量进行融合，得到检测统计量T :
其中，T表示检测统计量，δ表示循环右移的位数，Ns表示过采样率，TS表示只使用单 一相关信息的统计量； (5) 给定检测门限ε>0,当检测统计量T大于检测门限ε时，则判定目标信号存在，当 检测统计量T小于检测门限ε时，则判定目标信号不存在。
2. 根据权利1所述的一种基于过采样的信号检测方法，其特征在于，所述步骤（2)中， 计算相关信息Rs，按照如下公式计算： R5 = y HS(y, δ ) 其中，y表示过采样后的样本向量，y11表示样本向量y的共轭转置，S(y，δ)表示样本 向量循环右移位δ后的向量，δ e {〇，1，…，N}，N表示采样点数。
3. 根据权利1所述的一种基于过采样的信号检测方法，其特征在于，所述步骤⑶中所 述根据相关信息Rs，计算不同相关信息的权重A s、Bs，按照如下步骤进行： (3a)根据（2)中所获得的相关信息Rs，计算不同相关信息的第一权重参数G41、第二权 重参数，按照如下公式计算：
其中，表示第一权重参数，表示第二权重参数，N表示采样点数，Ns表示过采样 率，σ;7表示信号功率，< 表示噪声功率； (3b)根据上述获得的权重参数，计算不同相关信息的第一权重As和第二权重B s，按照 如下公式计算：
其中，As表不第一权重，B s表不第二权重，句.;表不第二权重参数，crjfl表不噪声功率， 表示第一权重参数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于过采样的信号检测方法,主要解决现有的检测算法的检测性能较差的问题。其实现步骤是：(1)对通信信号进行过采样；(2)对过采样后的样本进行不同时间偏置处理，再将处理的结果进行加权、融合，得到本方法的检测统计量；(3)将检测统计量与预设门限进行比较，判断目标信号是否存在。本发明可在先验信息相同的情况下，更好地利用通信信号的相关信息，具有更好的检测性能。
【IPC分类】H04B17-382
【公开号】CN104767577
【申请号】CN201510107598
【发明人】韩维佳, 盛敏, 张莹莹, 王玺均, 张琰, 腾伟, 李建东
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月12日