[发明专利]一种时变衰落信道下的频谱检测方法

权利要求书

1.一种频谱感知实现方法，能够实现时变衰落信道下的高性能频谱感知；其特征在于：充分考虑信道增益的时变特性，利用新提出的动态状态空间模型，实现了对于主用户工作状态和时变慢衰落信道增益的联合估计，该联合估计的检测算法主要依赖于最大后验概率和序贯检测；

利用观测信号对时变信道增益和主用户状态进行联合估计：首先对主用户状态进行粗略预估计，在此基础上利用最大后验概率估计时变慢衰落下的信道增益，最后进一步利用粒子滤波技术对授权用户状态进行重新估计；

其中，所述对主用户状态进行粗略预估计，包括：

比较接收信号能量与预设门限值的大小，得到判断结果，其中，如果所述接收信号能量小于所述预设门限值，则所述判断结果为当前时刻频段空闲，如果所述接收信号能量大于等于所述预设门限值，则所述判断结果为当前时刻频段被授权用户占用；

所述利用最大后验概率估计时变慢衰落下的信道增益，包括：

当所述判断结果为当前时刻频段空闲时，判断所述当前时刻是否为信道周期首时刻；

若所述当前时刻为信道周期首时刻，根据上一时刻信道幅值估计值及信道幅值先验转移概率，估计当前时刻的信道状态；

若所述当前时刻为非信道周期首时刻，直接利用上一时刻信道幅值估计值作为当前时刻的信道状态；

当所述判断结果为当前时刻频段被授权用户占用时，判断所述当前时刻是否为信道周期首时刻；

若所述当前时刻为信道周期首时刻，利用当前时刻的观测值计算似然函数值，利用所述似然函数值及信道幅值先验概率联合估计当前时刻的信道状态；

若所述当前时刻为非信道周期首时刻，利用信道码元周期内积累观测值计算估计似然函数值，利用计算出的估计似然函数值以及信道幅值先验概率联合估计当前时刻的信道状态；

所述利用粒子滤波技术对授权用户状态进行重新估计，包括：

根据序贯重要性函数生成粒子；

根据似然函数计算所述粒子的重要性权重；

对所述重要性权重进行归一化，并进行重新采集粒子；

根据所述重要性权重的归一化结果以及重新采集的粒子，判断当前时刻的时频段使用状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将时变信道状态和主用户状态作为两个系统隐藏状态，并分别借助于一个一阶马尔科夫链和FSMC模型加以描述，而将特定时间窗内采样信号的能量和作为系统观测值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法直接依据采样点数、最小衰落信道增益和噪声方差选定一个门限值；利用该门限值与观测信号之间相对大小关系，初步估计出主用户的工作状态，从而为后续估计提供基础。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：依据预判决结果对信道增益进行更新，不同的预判决结果决定不同的估计策略，具体地当预估主用户状态为“0”时，直接采用先验状态转移概率更新信道增益；而当预估主用户状态为“1”时，则采用最大后验概率准则估计时变信道增益。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用时变慢衰落信道下信道相干时间远大于检测周期的特性，进一步充分利用相同预判决情况下若干检测周期内的累积观测值及累积自由度，从而不断修正信道幅值的估计值，有效提高了信道幅值的估计精度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在已获得的信道增益估计值的基础上，采用粒子滤波技术，利用一组序贯更新的粒子及其重要性权重来逼近后验概率，并依赖于最大后验概率准则获得主用户状态的实时序贯估计，提升了频谱检测正确率。