[发明专利]一种时间同步情况下的OFDM信号频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种认知无线电系统中的频谱感知技术，尤其是涉及一种时间同步情况下的OFDM信号频谱感知方法。

背景技术

宽带无线通信业务需要大量频谱资源的支撑。现有的静态频谱分配方式造成了频谱资源利用率非常低的结果，从而引起了频谱资源缺乏的现象。认知无线电的提出为提高频谱利用率提供了一个可行的思路。为了避免对已有的无线通信系统造成干扰，认知无线电系统必须能够判断信道是否处于空闲状态。频谱感知能够用来判断信道是否处于空闲状态，因此频谱感知是认知无线电中的关键技术之一。

正交频分复用（Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）技术具有频谱利用率高等特点，该技术是当前和将来无线通信标准被广泛采用的技术。因此对OFDM信号的频谱感知（即判断信道中是否存在OFDM信号）具有非常重要的意义。现有针对OFDM信号的频谱感知方法主要可以分为频域检测法和时域检测法两类。其中，频域检测法需要计算信号的频谱，因此具有较大的计算量。时域检测法主要利用OFDM信号中循环前缀的自相关特性实现频谱感知。Chaudhari等人于2009年在《Autocorrelation-Based Decentralized Sequential Detection of OFDM Signals in Cognitive Radios（认知无线电中基于自相关的OFDM信号分布式序贯检测方法）》中提出了利用循环前缀的自相关特性，通过计算接收信号的自相关函数来实现频谱感知，但是该方法没有考虑到自相关函数的非平稳特性。针对这一问题，Axell等人于2011年在《Optimal and Sub-Optimal Spectrum Sensing of OFDM Signals in Known and Unknown Noise Variance（已知和未知噪声方差时的OFDM最优和次优频谱感知方法）》中提出了一种新的基于接收信号的自相关函数的频谱感知方法。在时间同步情况下，与Chaudhari等人提出的方法相比，Axell等人提出的方法具有更优的检测性能，但是Axell等人提出的方法没有利用循环前缀自相关函数具有的非负特性，其检测性能仍不是很理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种时间同步情况下的OFDM信号频谱感知方法，其能够有效地提高OFDM信号的频谱感知性能，且计算复杂度低。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种时间同步情况下的OFDM信号频谱感知方法，其特征在于它的处理过程为：首先，对来自监测信道的接收信号进行采样，得到采样信号；然后，根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数；接着，在时间同步情况下，从采样信号的自相关函数中挑选出第1个至第N_c个自相关系数，再利用挑选出的N_c个自相关系数，计算检验统计量，其中，N_c表示OFDM信号的循环前缀的长度；最后，根据检验统计量与判决门限的大小，判断监测信道是否处于空闲状态。

它具体包括以下步骤：

①假设OFDM信号的循环前缀的长度和子载波的个数已知，记OFDM信号的循环前缀的长度为N_c，记OFDM信号的子载波的个数为N_d，且N_c≤N_d；利用认知无线电系统中的采样模块对来自监测信道的接收信号进行M次采样，得到由M个采样点的采样值构成的采样信号，其中，M=K×(N_c+N_d)+N_d，K表示任意正整数；