[发明专利]一种基于频域Katz分形维数的快速盲频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种认知无线电频谱感知技术领域的频谱感知方法，属于无线通信中的认知无线电技术领域。

背景技术

随着人们对无线通信需求的迅速增长，频谱资源紧缺的问题日益严重。传统的固定频谱分配策略已经不能满足人们对频谱日益增长的需要。认知无线电技术改变以往固定的频谱分配方式，使非授权用户可以在不影响授权用户的情况下灵活使用频谱，为解决频谱资源紧缺的问题提供了一种有效的解决方案，是未来通信发展的必然趋势。

在认知无线电中，如何正确有效的感知空闲的频谱资源以及主用户的存在，是认知无线电实现的关键和前提。经典的单节点频谱感知方法主要有匹配滤波检测、循环平稳特征检测、能量检测等。匹配滤波检测能够达到较好的检测效果，但需要主用户信号的先验知识；能量检测是目前被广泛使用的方法，不需要主用户信号的先验知识，但是由于信噪比墙的存在，在噪声具有不确定性的情况下，其检测的准确度会急剧降低，无法获得理想的检测效果；循环特征检测是一种利用信号的循环平稳性进行检测的频谱感知方法，但是该方法复杂度高，运算量大，无法应用于实际。寻找更加快速准确的频谱感知技术是认知无线电发展亟待解决的问题。

分形维数作为信号复杂度的一种度量手段，能够有效的描述通信信号的几何尺度特性，从另一个角度揭示信号的特性。近年来，分形维数以其计算简单、与噪声功率无关等优点开始被用于认知无线电频谱感知中。Kordan S B，Abolhassani B.Blind spectrum sensing for cognitive radio based on complexity measurement[C]201119th Iranian Conference on Electrical Engineering，ICEE2011.Tehran：IEEE Computer Society，2011：1-4.一文中提出利用Higuchi分形维数进行盲频谱感知的方法，但是该方法在低信噪比下的准确度有待进一度提高。赵春晖，马爽，杨伟超.基于分形盒维数的频谱感知技术研究[J].电子与信息学报，2011，33(2)：475-478一文中提出了利用通信信号时间序列的分形盒维数进行频谱感知的方法，但是这种利用通信信号时间序列的时域盒维数进行频谱感知的方法存在严重的局限性，即对于一些调制类型中某些调制参数的通信信号无法检测。1988年Katz提出了一种估计波形分形维数的方法，也称Katz分形维数，能够有效判断波形的随机性，为其在应用在认知无线电频谱感知领域奠定了基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在缺乏主用户信号先验知识和噪声具有不确定性的情况下进行快速盲频谱感知的方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种基于频域Katz分形维数的快速盲频谱感知方法，所述盲频谱感知方法的实现过程为：

步骤一、将认知无线电感知节点接收到的时间信号y(t)进行离散化和截断处理，其中t为时间变量，设截取的点数为N，得到长度为N的离散时间序列y(n)，n＝0，1，...，N-1；

步骤二、将截取的时间序列通过DFT变换从时域转换到频域，将离散序列y(n)进行N点DFT变换得到y(n)的傅里叶变换Y(k)：