一种基于信号频谱包络的频谱感知方法

摘要

本发明公开了一种基于信号频谱包络的频谱感知方法，其利用两根接收天线接收时域连续的射频信号，然后对时域连续的射频信号进行下变频、时域采样处理得到时域离散的基带信号，对时域离散的基带信号进行离散傅立叶变换得到信号频谱，再计算信号频谱包络的互相关系数，最后通过比较信号频谱包络的互相关系数与判决门限的大小，判定是否有其它无线通信业务占用频段，实现频谱感知，本发明方法克服了已有的协方差矩阵检测法和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。

主权项

1.一种基于信号频谱包络的频谱感知方法，其特征在于包括以下步骤：①假设认知无线电系统采用两根接收天线接收时域连续的射频信号，将两根接收天线接收到的时域连续的射频信号均表示为时间t的函数，将第一根接收天线接收到的时域连续的射频信号记为x₁(t)，将第二根接收天线接收到的时域连续的射频信号记为x₂(t)；②分别对第一根接收天线接收到的时域连续的射频信号x₁(t)和第二根接收天线接收到的时域连续的射频信号x₂(t)进行下变频处理，再分别对x₁(t)和x₂(t)经下变频处理后得到的时域连续的射频信号进行K次时域采样，得到第一根接收天线上的时域离散的基带信号和第二根接收天线上的时域离散的基带信号，将第一根接收天线上的时域离散的基带信号和第二根接收天线上的时域离散的基带信号均表示为时域采样序号k的函数，分别记为y₁(k)和y₂(k)，其中，k＝1，2，…，K，K表示时域采样的次数；③分别对第一根接收天线上的时域离散的基带信号y₁(k)和第二根接收天线上的时域离散的基带信号y₂(k)进行离散傅立叶变换，得到第一根接收天线上的信号频谱和第二根接收天线上的信号频谱，将第一根接收天线上的信号频谱和第二根接收天线上的信号频谱均表示为频域采样序号k′的函数，分别记为w₁(k′)和w₂(k′)，其中，k′＝1，2，…，K′，K′表示频域采样的次数；④根据第一根接收天线上的信号频谱w₁(k′)和第二根接收天线上的信号频谱w₂(k′)，计算信号频谱包络的互相关系数，记为r，$r=\frac{\frac{1}{K^{\prime }}\underset{k^{\prime }=1}{\overset{K^{\prime }}{\Sigma }}\left|w_1\left(k^{\prime }\right)w_2\left(k^{\prime }\right)\right|-{\mu }_1{\mu }_2}{\sqrt{\left(\frac{1}{K_{\prime }}\underset{k^{\prime }=1}{\overset{K^{\prime }}{\Sigma }}{\left(\right|w_1\left(k^{\prime }\right)|-{\mu }_1)}^2\right)\left(\frac{1}{K^{\prime }}\underset{k^{\prime }=1}{\overset{K^{\prime }}{\Sigma }}{\left(\right|w_2\left(k^{\prime }\right)|-{\mu }_2)}^2\right)}},$其中，${\mu }_1=\frac{1}{K^{\prime }}\underset{k^{\prime }=1}{\overset{K^{\prime }}{\Sigma }}\left|w_1\left(k^{\prime }\right)\right|,$符号“||”为绝对值符号，|w₁(k′)|表示第一根接收天线上的信号频谱w₁(k′)的信号频谱包络，|w₂(k′)|表示第二根接收天线上的信号频谱w₂(k′)的信号频谱包络；⑤根据频域采样的次数K′，计算判决门限，记为λ，λ＝Q^-1(1-P_f)，其中，P_f表示虚警概率，Q^-1(1-P_f)为Q(1-P_f)的反函数，u为积分变量；⑥比较信号频谱包络的互相关系数r和判决门限λ的大小，如果信号频谱包络的互相关系数r大于等于判决门限λ，则判定其它无线通信业务正占用频段；如果信号频谱包络的互相关系数r小于判决门限λ，则判定其它无线通信业务未占用频段。