基于频域盒维数的盲频谱感知方法

摘要

本发明属于认知无线电频谱感知技术领域，具体涉及一种在主用户信号先验知识未知，噪声具有不确定性的情况下，利用接收信号的频域盒维数值对无线信道的频谱的占用情况进行盲频谱感知的基于频域盒维数的盲频谱感知方法。本发明包括：将认知无线电感知节点接收到的信号进行采样，得到离散时间序列，截取固定长度；将截取的时间序列通过DFT变换从时域转换到频域；在频域上计算盒维数；将计算得到的频域盒维数和判决门限进行比较，得到频谱的占用情况。本发明能够在缺乏主用户信号的先验知识，噪声具有不确定性的情况下，在一定信噪比范围内，利用DFT将接收序列从时域转换成频域，再计算其盒维数实现盲频谱感知，算法简单有效。

主权项

基于频域盒维数的盲频谱感知方法，其特征在于：(1)将认知无线电感知节点接收到的信号进行采样，得到离散时间序列，截取固定长度：对信号y(t)进行离散化和截断处理，截取的点数为N，得到长度为N的离散时间序列y(n),n＝0,1,...,N‑1；(2)将截取的时间序列通过DFT变换从时域转换到频域：将离散序列y(n)进行DFT变换得到矢量Y(k)，$Y\left(k\right)=DFT\left[y\left(n\right)\right]=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}y\left(n\right)\exp (-j\frac{2\pi }{N}kn),k=0,1,...,N-1;$(3)在频域上计算盒维数：对矢量Y(k)取模得到Y(k)＝|Y(k)|，对Y(k)进行归一化，得到序列Y′(k)，Y_max和Y_min分别为Y(k)的最大值和最小值，Y_min为0，$d\left(2\Delta \right)=\underset{k=0}{\overset{\frac{N-3}{2}}{\Sigma }}\left(\max \right\{Y^{\prime }\left(2k\right),Y^{\prime }\left(2k+1\right),Y^{\prime }\left(2k+2\right)\}-\min \{Y^{\prime }\left(2k\right),Y^{\prime }\left(2k+1\right),Y^{\prime }\left(2k+2\right)\left\}\right),$盒维数：$D=1+{\log }_2\frac{d\left(\Delta \right)}{d\left(2\Delta \right)};$(4)将计算得到的频域盒维数和判决门限进行比较，得到频谱的占用情况：门限值为λ，所述的信号包括AM、FM、PM、ASK、FSK和PSK信号，以及高斯白噪声；其中，序列长度N＝2000，载波频率为10000Hz，基带信号频率为1000Hz；信号的频域盒维数随着信噪比的增加而降低，且均小于1.4；门限值设为1.392，使虚警概率均值为0.1；当信噪比大于9dB时，六种信号均能达到100％的检测概率，当信噪比大于4dB时，六种信号的平均检测概率能够达到95％以上。