underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法，首先估计接收的时频重叠信号的双谱，然后截取时频重叠信号的双谱切片，并估计出时频重叠信号的模方谱，最后估计出时频重叠信号的信噪比。本发明专利技术不需要知道信号的先验信息，可现实underlay认知无线电中时频重叠信号的信噪比估计。本发明专利技术可实现时频重叠信号的信噪比估计，利用该发明专利技术技术可以便于测量出干扰温度，并且在干扰温度以下使主用户和次用户共存，从而可以提高频谱利用率。

Underlay spectrum sharing time frequency overlapping signal signal to noise ratio estimation method

The invention belongs to the technical field of wireless communication and discloses a underlay spectrum sharing time frequency overlapped signal SNR estimation method firstly estimates the bispectrum time-frequency overlapped signals received, and then the interception of time-frequency overlapped bispectrum slice signal, and estimate the modulus of time-frequency overlapped signal spectrum, finally estimate the letter when the noise ratio of frequency overlapping signals. The present invention does not need to know the prior information of the signal, and can be used to estimate the signal to noise ratio of the time frequency overlapping signal in the underlay cognitive radio. The invention can realize the signal to noise ratio estimation of the time frequency overlapping signal. By using the invention, the interference temperature can be conveniently measured, and the primary user and the secondary user can coexist below the interference temperature, so that the spectrum utilization ratio can be improved.

【技术实现步骤摘要】
underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法，可以应用于认知无线电系统中。
技术介绍
在现代无线通信领域，随着通信技术的发展，频谱资源变得越来越紧张。underlay频谱共享方式能够使主用户和次用户共享频谱，是解决频谱资源短缺问题的有效途径。在underlay频谱共享方式下，只有当授权信道内信号的干扰温度低于信道的干扰温度限的时候，次用户才有被接入的可能。此时，信道内时频重叠信号的功率是计算干扰温度的一个重要参数，而计算信号的功率可以通过估计信号的信噪比得到。因此，underlay频谱共享方式下时频重叠信号的信噪比估计有一定的意义和价值。Shree等人利用随机矩阵理论，提出了基于接收信号协方差矩阵的最大特征值的信噪比估计方法(ShreeKrishnaSharma.Eigenvalue-basedsensingandSNRestimationforcognitiveradioinpresenceofnoisecorrelation[J].IEEETransactionsonVehicularTechnology,2013,62(8):3671-3684.)，并针对信道相关以及噪声与信道均相关的情况，建立了接收信号协方差矩阵的渐近特征值概率分布函数,从而进行信噪比估计，该方法在信噪比大于3dB时，归一化MSE为0.1％。(ShreeKrishnaSharma.SNRestimationforMulti-dimensionalcognitivereceiverundercorrelatedChannel/Noise[J].IEEETransactionsonWirelessCommunication,2013,12(12):6392-6405.)。S.Chatzinotas等人针对宽带认知无线电中相关多测量向量和相关噪声两种场景，运用压缩测量的方法有效的对授权用户的信噪比进行估计。(S.Chatzinotas,B.Ottersten.CompressiveSNREstimationforWidebandCognitiveRadiounderCorrelatedScenarios[C].WCNC,2014:713-718.)。JohannaVartiainen等人提出了一种基于双门限的多个重叠窄带信号信噪比估计，该方法在两个BPSK信号混合且当0dB<SNR<6dB时，估计偏差接近零，但是该方法仅适应于时域重叠而频域不重叠的信号，不适用于实际的underlay频谱共享方式。(JohannaVartiainen,HarriSaarnisaari,JanneJ.LehtomakiandMarkkuJuntti.AblindsignallocalizationandSNRestimationmethod[C].MilitaryCommunicationsConference,2006:1-7)。综上所述，现有技术存在的问题是：underlay频谱共享方式下时频重叠信号的信噪比难以估计，从而难以控制功率以实现underlay共享模式的认知无线电。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法。本专利技术是这样实现的，一种underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法，应用于认知无线电系统，所述underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法包括以下步骤：步骤一，估计接收的时频重叠信号的双谱；步骤二，截取时频重叠信号的双谱切片，并估计出时频重叠信号的模方谱；步骤三，估计出时频重叠信号的信噪比。进一步，所述underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法具体包括以下步骤：(1)估计接收的时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)，其中，y(t)为接收的时频重叠信号，ω1，ω2为两个不同频率；(2)截取时频重叠信号的双谱切片B3y(0,0)和B3y(0,ω2)；(3)估计出时频重叠信号的模方谱|X(ω2)|2；(4)估计出时频重叠信号的信噪比：进一步，所述步骤(1)估计接收的时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)的估计原理为：接收的时频重叠信号的表达式如下：y(t)＝x1(t)+x2(t)+…xp(t)+n(t)；其中xi(t)表示第i个分量信号，p为分量信号个数，n(t)表示高斯噪声信号，y(t)表示接收的时频重叠信号，三阶累积量的表达式如下：C3y(τ1,τ2)＝E[y(t)y(t+τ1)y(t+τ2)]；其中，τ1，τ2为两个不同时延；由三阶累积量的性质，高斯噪声的三阶累积量恒等于零，表示为：C3y(τ1,τ2)＝C3x1(τ1,τ2)+C3x2(τ1,τ2)+…+C3xp(τ1,τ2)；令C3x(τ1,τ2)＝C3x1(τ1,τ2)+C3x2(τ1,τ2)+…+C3xp(τ1,τ2)，即C3y(τ1,τ2)＝C3x(τ1,τ2)；对C3y(τ1,τ2)进行二次傅里叶变换可得到时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)：B3y(ω1,ω2)＝B3x(ω1,ω2)＝X(ω1)X(ω2)X*(ω1+ω2)；其中，ω1，ω2为两个不同频率。进一步，所述步骤(2)截取时频重叠信号的双谱切片B3y(0,0)和B3y(0,ω2)原理为：当ω1＝0且ω2＝0时，截取时频重叠信号的双谱切片B3y(0,0)为：B3y(0,0)＝B3x(0,0)＝X(0)X(0)X*(0)；由上式求得：当ω1＝0且ω2≠0时，截取时频重叠信号的双谱切片B3y(0,ω2)为：B3y(0,ω2)＝B3x(0,ω2)＝X(0)X(ω2)X*(ω2)。进一步，所述步骤(3)估计出时频重叠信号的模方谱|X(ω2)|2的原理为：时频重叠信号的模方谱|X(ω2)|2得出：进一步，所述步骤(4)估计出时频重叠信号的信噪比的原理为：根据帕塞瓦尔定理：估计出时频重叠信号的信噪比为：本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术可实现时频重叠信号的信噪比估计，利用该专利技术技术可以便于测量出干扰温度，并且在干扰温度以下使主用户和次用户以underlay频谱共享方式共存，从而可以提高频谱的利用率。附图说明图1是本专利技术实施例提供的underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法包括以下步骤：S101：估计接收的时频重叠信号的双谱；S102：截取时频重叠信号的双谱切片，并估计出时频重叠信号的模方谱；S103：估计出时频重叠信号的信噪比。下面对本专利技术的应用原理作进一步的描述。本专利技术实施例提供的underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法具体包括以下步骤：(1)估计接收的时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)，其中，y(t)为接收的时频重叠信号，ω1，ω2为两个不同频率；(2)截取时频重叠信号的双谱切片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法，其特征在于，所述underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法包括以下步骤：步骤一，估计接收的时频重叠信号的双谱；步骤二，截取时频重叠信号的双谱切片，并估计出时频重叠信号的模方谱；步骤三，估计出时频重叠信号的信噪比。

【技术特征摘要】
1.一种underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法，其特征在于，所述underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法包括以下步骤：步骤一，估计接收的时频重叠信号的双谱；步骤二，截取时频重叠信号的双谱切片，并估计出时频重叠信号的模方谱；步骤三，估计出时频重叠信号的信噪比。2.如权利要求1所述的underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法，其特征在于，所述underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法具体包括以下步骤：(1)估计接收的时频重叠信号的双谱B3y(ω1,ω2)，其中，y(t)为接收的时频重叠信号，ω1，ω2为两个不同频率；(2)截取时频重叠信号的双谱切片B3y(0,0)和B3y(0,ω2)；(3)估计出时频重叠信号的模方谱|X(ω2)|2；(4)估计出时频重叠信号的信噪比：3.如权利要求2所述的underlay频谱共享时频重叠信号信噪比估计方法，其特征在于，所述步骤(2)截取时频重叠信号的双谱切片B3y(0,0)和B3y(0,ω2)原理为：接收的时频重叠信号的表达式如下：y(t)＝x1(t)+x2(t)+…xp(t)+n(t)；其中xi(t)表示第i个分量信号，p为分量信号个数，n(t)表示高斯噪声信号，y(t)表示接收的时频重叠信号，三阶累积量的表达式如下：C3y(τ1,τ2)＝E[y(t)y(t+τ1)y(t+τ2)]；其中，τ1，τ2为两个不同时延；由三阶累积量的性质，高斯噪声的三阶累积量恒等于零，表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明骞，仪飞，胡耀华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61