一种小型移动主用户的信号检测方法技术

本发明专利技术涉及信号检测技术领域，更具体的是涉及一种小型移动主用户的信号检测方法，用于一个小型主用户和多个次用户组成的系统，包括以下步骤：S1：次用户接收小型移动主用户信号的数据；S2：将所述数据组成采样信号矩阵X；S3：求出采样信号矩阵X的采样协方差矩阵R(N

【技术实现步骤摘要】
一种小型移动主用户的信号检测方法


[0001]本专利技术涉及信号检测
，更具体地是涉及一种小型移动主用户的信号检测方法。

技术介绍

[0002]频谱感知技术中存在着一个非常大的挑战就是如何对小型移动主用户的信号进行检测；所谓小型移动主用户(SSPU，可简称为主用户)是指信号的强度非常小，并且相对于周边噪声极其微弱，基本上淹没于环境噪声当中的主用户。由于自身信号强度弱的特点，小型移动主用户的信号传输距离一般是在100m～150m；同时小型移动主用户的开关时空特性变化很大，例如无线麦克风设备在移动过程中的任意时间或者地点都能变化于开关状态，并且没有预先给次用户任何的通知；另外小型移动主用户经常处于移动状态，并且每个地方逗留的时间很短，这就导致感知小型移动主用户的难度非常大。
[0003]中国专利CN106169945A公开了一种基于最大最小特征值之差的协作频谱感知方法，包括：认知用户接收端对接收到的信号进行随机采样并计算接收信号矩阵；通过接收信号矩阵计算得到样本协方差矩阵，并对其进行特征值分解；选择最大特征值与最小特征值之差作为检测统计量；计算授权用户存在时的门限值；将检测统计量与门限值进行比较，判断主用户是否存在；若统计量大于或等于门限值，表明主用户存在，否则主用户不存在，以便认知用户接入频段。其门限值的计算与噪声有关，因此，检测的精度受噪声值的影响较大，而噪声值为估计值，其存在误差，噪声越大则门限值的误差越大，容易出现门限值设定过大造成误判，而小型移动主用户信号的强度过低，基本处于淹没在噪声中的状态，在低信噪比的环境下，算法的门限值十分敏感，因此其门限值的设定不能满足信号强度低的小型移动主用户检测精度要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服上述现有技术中的不足，提供了一种避免噪声影响、检测精度高的小型主用户的信号检测方法。
[0005]在本技术方案中，提供了一种小型移动主用户的信号检测方法，用于一个小型主用户和多个次用户组成的系统；包括以下步骤：
[0006]S1：次用户接收小型移动主用户信号的数据；
[0007]S2：将所述数据组成采样信号矩阵X；
[0008]S3：求出采样信号矩阵X的采样协方差矩阵R(Ns)；
[0009]S4：求出采样协方差矩阵R(Ns)的最大特征值和最小特征值，并根据最大特征值和最小特征值求出检测量T；
[0010]S5：设定虚警概率，根据虚警概率确定检测量T的判决门限γ；
[0011]S6：根据检测量T与判决门限γ的关系，判断是否存在主用户信号。
[0012]本专利技术中通过最大最小特征值得到检测量后，与判决门限对比判断是否存在主信
号，判决门限γ直接通过设定的虚警概率确定，其不受噪声信号的影响，因而在小型移动主用户的检测中，即使噪声信号远远大于主信号中，判决门限的设定也不会带入过多的噪声信号引起误差过大，造成误判的情况，可以提高信号检测精度。
[0013]优选地，上述的步骤S1中将接收主用户信号数据表示为矩阵x(n)，x(n)＝[x1(n),x2(n),L,x
P
(n)]T
；
[0014]其中n＝1,2,L,N；P为次用户个数；T表示[x1(n),x2(n),L,x
P
(n)]的转置矩阵。
[0015]优选地，上述的步骤S2中具体包括以下步骤：
[0016]S21：设定x
i
(n)为第i个次用户在时刻k接收的的信号数据，设定噪声信号是纯高斯白噪声，设定噪声信号与输入信号非相关；
[0017]S22：组成采样信号矩阵X：
[0018][0019]其中，N为有限的信号采样数量，P为次用户个数。
[0020]优选地，上述的步骤S3中具体包括以下步骤：
[0021]S31：设定采样协方差矩阵为R(N
S
)：
[0022][0023][0024]H＝PL
×
(N+PL)，
[0025][0026]其中R
s
为输入信号的自相关矩阵；H为增益矩阵；H
H
表示增益矩阵H的厄米特转置矩阵；I
N
为P
×
L的单位矩阵；为平稳高斯白噪声的方差；N
s
表示无限的采样数量；P为用户个数；L为次用户连续输出的信号个数；N
j
为最大的信道增益的秩；
[0027]S32：求出采样协方差矩阵R(N
s
)的估计值
[0028][0029]其中，N
S
表示无限的采样数量，x(n)表示次用户接收的信号数据，x
H
(n)表示矩阵x(n)的转置矩阵；
[0030]S33：根据采样信号矩阵得到采样协方差矩阵其中X
H
为采样信号矩阵X的厄米特转置矩阵；N
s
为无限的采样数量。
[0031]优选地，上述的步骤S4中包括以下步骤：
[0032]S41：求出采样协方差矩阵R(N
S
)的特征值λ1，λ2，
…
，λ
P
，其中P为次用户个数；
[0033]S42：筛选最大特征值λ
max
和最小特征值λ
min
：
[0034]λ
min
＝min[λ1,λ2,Lλ
P
]，
[0035]λ
min
＝min[λ1,λ2,Lλ
P
]，
[0036]S43：计算最大特征值和最小特征值的极限值：
[0037][0038][0039]其中，为平稳高斯白噪声的方差；N
s
表示无限的采样数量；P为次用户个数，L为次用户连续输出的信号个数；
[0040]S44：计算检测量T：
[0041][0042]优选地，上述的步骤S5具体包括以下步骤：
[0043]S51：定义最大特征值λ
max
为Tracy-Widom分布(特蕾西
·
维多姆分布)；
[0044]S52：设F1为Tracy-Widom(特蕾西
·
维多姆)第1分布的累积分布函数：
[0045][0046]q
″
(u)＝uq(u)+2q3(u)，
[0047]其中，q(u)为二阶非线性微分方程q
″
(μ)的解，t为累计分布函数的变量，u表示q(u)方程的变量；
[0048]S53：计算虚警概率P
f
：
[0049][0050]其中，γ为判决门限；Ns为无限的采样数量；P为次用户个数；u为q(u)方程的变量；v为累积分布函数的变量；
[0051]S54：对步骤S53的结果进行化简：
[0052][0053]其中，γ为判决门限；Ns为无限的采样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型移动主用户的信号检测方法，用于一个小型主用户和多个次用户组成的系统；其特征在于，包括以下步骤：S1：次用户接收小型移动主用户信号的数据；S2：将所述数据组成采样信号矩阵X；S3：求出采样信号矩阵X的采样协方差矩阵R(N
s
)；S4：求出采样协方差矩阵R(N
s
)的最大特征值和最小特征值，并根据最大特征值和最小特征值求出检测量T；S5：设定虚警概率，根据虚警概率确定检测量T的判决门限γ；S6：根据检测量T与判决门限γ的关系，判断是否存在主用户信号。2.根据权利要求1所述的一种小型移动主用户的信号检测方法，其特征在于，所述步骤S1中将接收主用户信号数据表示为矩阵x(n)，x(n)＝[x1(n),x2(n),L,x
P
(n)]
T
；其中n＝1,2,L,N；P为次用户个数，[x1(n),x2(n),L,x
P
(n)]
T
表示[x1(n),x2(n),L,x
P
(n)]的转置矩阵。3.根据权利要求2所述的一种小型移动主用户的信号检测方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括以下步骤：S21：设定x
i
(n)为第i个次用户在时刻k接收的的信号数据，设定噪声信号是纯高斯白噪声，设定噪声信号与输入信号非相关；S22：组成采样信号矩阵X：其中，N为有限的信号采样数量，P为次用户个数。4.根据权利要求3所述的一种小型移动主用户的信号检测方法，其特征在于，所述步骤S3中具体包括以下步骤：S31：设定采样协方差矩阵为R(N
s
)：)：H＝PL
×
(N+PL)，其中R
s
为输入信号的自相关矩阵；H为增益矩阵；H
H
表示增益矩阵H的厄米特转置矩阵；I
N
为P
×
L的单位矩阵；为平稳高斯白噪声的方差；N
s
表示无限的采样数量；P为用户个数；L为次用户连续输出的信号个数；N
j
为最大的信道增益的秩；S32：求出采样协方差矩阵R(N
s
)的估计值
其中，N
s
表示无限的采样数量，x(n)表示次用户接收的信号数据，x
H
(n)表示矩阵x(n)的转置矩阵；S33：根据采样信号矩阵得到采样协方差矩阵其中X
H
为采样信号矩阵X的厄米特转置矩阵；N
s
为无限的采样数量。5.根据权利要求4所述的一种小型移动主用户的信号检测方法，其特征在于，所述步骤S4中包括以下步骤：S41：求出采样协方差矩阵R(N
s
)的特征值λ1，λ2，
…
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟玮超，蒋尚华，陈雅芳，林超雄，闻建中，吴金海，罗益荣，高琳，蒋秀，李永锐，区楚虹，甘慧芳，杨学文，高垣，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司江门供电局，
类型：发明
国别省市：