一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法技术

本发明专利技术提供一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，包括以下步骤：根据信道变化速率将感知周期划分成子周期；对每个所述子周期内的接收信号进行相关处理；将每个所述子周期的相关处理结果进行合并；将所述合并结果与检测阈值进行比较判断当前主用户是否在进行传输。本发明专利技术通过根据信道变化速率将感知周期划分成子周期，对每个子周期内的信号进行相关处理后再合并，并将处理结果与检测阈值进行比较，显著提高了FD的检测概率；本发明专利技术针对快速时变信道造成感知周期内的主用户统计特征失真的问题，有效地克服了快速时变信道对FD检测性能的影响。

Adaptive spectrum sensing method based on channel change rate

The present invention provides an adaptive spectrum sensing method according to the change rate of the channel, which comprises the following steps: according to the channel change rate of perception cycle divided into sub cycle; correlation processing of the received signal of each sub period; will be associated with each of the sub period results are merged; the combined results and the detection threshold compared to judge whether the current user in the main transmission. The rate of change will be according to the channel sensing period divided into sub cycle, signal for each sub period are processed after the merger, and the results were compared with the detection threshold, significantly improves the detection probability of FD; the invention in fast time-varying channel distortion caused by the primary user statistical characteristics of sensing periods the problem, effectively overcome the influence of fast time-varying channel for FD detection performance.

【技术实现步骤摘要】
一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法
本专利技术涉及无线通信
，特别是涉及一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法。
技术介绍
近年来，随着无线通信技术的发展和智能终端的普及，移动用户对于数据通信的需求大幅度地增长，这给有限的频谱资源带来了巨大的压力。为了更有效地利用频谱资源，认知无线电(cognitiveradio,CR)技术得到了学术界和工业界广泛关注。CR网络是由主用户和认知用户构成的。认知用户可以通过频谱感知技术识别当前没有被主用户使用的空白频段，并利用这些频谱资源进行临时的数据传输。因此，在CR网络中，认知用户的频谱感知准确度是影响其性能的主要因素。在现有的频谱感知技术中，能量检测(energydetection，ED)和特征检测(featuredetection，FD)都吸引了大量的研究力量。ED技术目前被使用得较为广泛，它通过比较接收信号的能量是否大于阈值来判断是否有主用户在传输，具有实现简单、感知速度快、无需主用户信号的先验信息等优势。但在低信噪比场景中，ED的检测性能会大大降低。不同于ED技术，FD利用了接收信号的统计特征，能够将主用户信号的特征从噪声中分离出来。因此在低信噪比环境下，FD具有更高的检测概率，并且FD能够通过不同的统计特征区分出不同的用户，这些优势使FD在未来更复杂的应用场景中具有不可替代的作用。虽然FD技术在低信噪比环境具有更好的检测性能，但为了从接收信号中准确地识别出主用户特征，FD技术不可避免地需要使用较长的感知周期，这使得FD技术更容易受到快速时变信道的影响。由于未来网络的异构性、密集性和高速移动性将会进一步增加，无线信道的变化速率也会加快，在一个感知周期中信道状态可能会发生巨大的改变，这将使感知周期内的主用户统计特征发生失真，造成FD的检测性能下降。现有的基于FD的频谱感知方法大多假设在一个感知周期内信道状态是不变的，因此这些方案不能很好地适用于快速时变信道。如何设计一种应对快速时变信道的FD频谱感知方法成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，该方法适用于各种变化速率的时变信道，克服了快速时变信道对基于特征检测的频谱感知的影响，显著提高检测概率，并且能够带来额外的分集增益，在各种变化速率的时变信道下都能获得良好的检测性能。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，包括以下步骤：S1，根据信道变化速率将感知周期划分成子周期；S2，对每个所述子周期内的接收信号进行相关处理，得到所述子周期的相关处理结果；S3，将每个所述子周期的相关处理结果进行合并，得到合并结果；S4，将所述合并结果与检测阈值进行比较判断当前主用户是否在进行传输。于本专利技术的一实施方式中，所述步骤S1中根据信道变化速率将感知周期L划分成K个子周期即每个所述子周期长度均小于或等于所述信道相干时间Tc。于本专利技术的一实施方式中，所述步骤S2将一个所述子周期内的接收信号r(n)与r(n)循环移位Δ后的信号r(n+Δ)进行相关操作，得到相关处理结果。于本专利技术的一实施方式中，所述步骤S2中子周期k的相关处理结果计算公式为其中，L为感知周期，M为子载波总数与循环前缀长度之和，A、B表示子周期的采样点。于本专利技术的一实施方式中，所述步骤S2中子周期1的起始采样点；A＝0，子周期k>1的起始采样点子周期k的最终采样点于本专利技术的一实施方式中，所述步骤S3将每个子周期的相关处理结果合并相加，合并结果计算公式为于本专利技术的一实施方式中，所述步骤S3将进行额外处理后的结果进行合并，合并结果计算公式为于本专利技术的一实施方式中，所述为所述的加权运算函数。于本专利技术的一实施方式中，所述步骤S4中判断方式为：当时，则判断当前主用户没有进行传输；当时，则判断当前主用户正在进行传输，其中，表示检测阈值。于本专利技术的一实施方式中，所述自适应频谱感知方法适用于快速时变信道的特征检测。如上所述，本专利技术的一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，具有以下有益效果：本专利技术根据信道变化速率将感知周期划分成子周期，对每个子周期内的信号进行相关处理后再合并，并将处理结果与检测阈值进行比较，显著提高了FD的检测概率；进一步，本专利技术针对快速时变信道造成感知周期内的主用户统计特征失真的问题，将感知周期划分成子周期，分别对子周期进行处理后再将结果合并，有效地克服了快速时变信道对FD检测性能的影响；进一步，本专利技术提出根据信道变化速率将感知周期划分成子周期，能够在各种变化速率的时变信道下获得良好的检测性能，应用场景广泛；进一步，信道的变化速率越快，在一个感知周期内不同的信道状态数量就越多，划分的感知子周期的数量也越多，通过本专利技术提出的处理方法能够带来额外的分集增益，显著提高频谱感知的检测概率。附图说明图1显示为本专利技术根据信道变化速率自适应的频谱感知方法于现有技术的CR网络中主用户发射机结构框图。图2显示为本专利技术根据信道变化速率自适应的频谱感知方法于一实施例中流程示意图。图3显示为本专利技术根据信道变化速率自适应的频谱感知方法于一实施例中自适应的频谱感知方法与传统方法的检测概率比较结果示意图。元件标号说明S1～S4步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。考虑由主用户和认知用户构成的CR网络。请参阅图1，图1显示为主用户发射机结构框图，如图所示，假设主用户配置了两根天线，使用正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，OFDM)技术发送信号，并使用循环延时分集(cyclicdelaydiversity，CDD)技术将主用户特征Δ嵌入在发送的OFDM信号流中。图1显示为主用户的发射机结构框图，如图所示，主用户在第一根天线上发送信号s1(n)，而在第二根天线上将s1(n)循环移位Δ后进行发送，即第二根天线上的发送信号s2(n)＝s1(n)e-j2πΔ/N，其中N表示子载波总数。认知用户接收信号可以表示为r(n)＝hs(n)+v(n)，其中h＝[h1,h2]是主用户的两根发射天线与认知用户的接收天线之间的信道状态，s(n)＝[s1(n),s2(n)]T，v(n)表示加性高斯白噪声。在传统的FD频谱感知方法中，认知用户为了判断当前主用户是否在传输，将一个感知周期内的接收信号r(n)与r(n)循环移位Δ后的信号r(n+Δ)进行相关操作，即其中，L为感知周期，M为N与循环前缀长度之和。认知用户将|F|与检测阈值Γ进行比较，如果|F|＜Γ，则判断当前主用户没有进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据信道变化速率将感知周期划分成子周期；S2，对每个所述子周期内的接收信号进行相关处理，得到所述子周期的相关处理结果；S3，将每个所述子周期的相关处理结果进行合并，得到合并结果；S4，将所述合并结果与检测阈值进行比较判断当前主用户是否在进行传输。

【技术特征摘要】
1.一种根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据信道变化速率将感知周期划分成子周期；S2，对每个所述子周期内的接收信号进行相关处理，得到所述子周期的相关处理结果；S3，将每个所述子周期的相关处理结果进行合并，得到合并结果；S4，将所述合并结果与检测阈值进行比较判断当前主用户是否在进行传输。2.根据权利要求1所述的根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，其特征在于，所述步骤S1中根据信道变化速率将感知周期L划分成K个子周期即每个所述子周期长度均小于或等于所述信道相干时间Tc。3.根据权利要求2所述的根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，其特征在于：所述步骤S2将一个所述子周期内的接收信号r(n)与r(n)循环移位Δ后的信号r(n+Δ)进行相关操作，得到相关处理结果。4.根据权利要求3所述的根据信道变化速率的自适应频谱感知方法，其特征在于：所述步骤S2中子周期k的相关处理结果计算公式为其中，L为感知周期，M为子载波总数与循环前缀长度之和，A、B表示子...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旸，徐天衡，张梦莹，胡宏林，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31