[发明专利]一种基于小样本的精确能量检测方法

说明书

本发明涉及一种基于小样本的精确能量检测方法，适用于瑞利衰落信道，在小样本、低信噪比情况下，与传统基于近似方法相比，具有鲁棒性更好、检测性能更优的优点；并且设计方法中，所获瑞利衰落信道下的ED检测器的平均检测概率为精确闭式解，具有更好、更精确的检测性能。

技术领域

本发明涉及一种基于小样本的精确能量检测方法，属于认知无线电技术领域。

背景技术

认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术已被人们广泛认为是一种解决无线频谱资源稀缺与利用率低下之间矛盾的非常有效的解决方案。CR通过动态频谱接入的方式，允许SU使用未被PU占用的频谱进行通信。为了能够接入授权频谱，SU必须连续不断地对分布较宽的频域进行感知，以便获取未被占用的频谱供自己使用，同时保证不对PU的正常通信产生干扰，因此，频谱感知是CR技术中的关键技术之一。在众多的频谱感知算法中，能量检测(Energy Detection,ED)具有实施简单、算法复杂度低以及与PU信号无关等优点，获得了学术界和工程界研究人员的重视，成为一种事实上的实时频谱感知方法。

ED检测器的检测性能主要由检测概率(P_d)和虚警概率(P_f)来决定，而ED的检测概率表达式是一个广义的Marcum Q函数，该函数很难得出其简洁、精确的闭式表达式解；与此同时，P_d和P_f这两个衡量ED检测性能的指标又受信道特性的影响较大。因此，当前基于ED检测器的频谱感知方法的研究，大多集中在各种信道条件下ED检测器的检测性能方面，及其检测概率近似表达式的求解上。但是，这些方法仍然是一种近似的求解法，不够精确。此外，上述这些小样本条件下的ED检测器只分析了在非衰落AWGN(Additive White GaussianNoise)信道上的检测性能。而在现实的无线通信环境中，由于阻挡、多径衰落总是普遍存在的，因此，研究一般性衰落信道上的ED检测器及其检测性能更具现实意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于小样本的精确能量检测方法，适用于瑞利衰落信道，在小样本、低信噪比情况下，与传统基于近似方法相比，具有鲁棒性更好、检测性能更优的优点。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于小样本的精确能量检测方法，包括如下步骤：

步骤001.根据频谱感知的能量检测模型，获得第i次针对发射机信号主频谱的采样值集合X_i＝{x_i(1)、…、x_i(l)、…、x_i(N)}，并获得该采样值集合的归一化检测统计量T(X_i)，即第i次针对发射机信号主频谱采样的归一化检测统计量T(X_i)，然后进入步骤002；其中，l＝{1、…、N}，x_i(l)表示第i次针对发射机信号主频谱进行采样的第l个采样值；

步骤002.根据CED检测器的预设虚警概率P_f，以及T(X_i)在发射机信号主频谱不存在状态H₀下服从自由度为2N的中心卡方分布，确定判决门限λ，并进入步骤003；

步骤003.根据判决门限λ、T(X_i)在发射机信号主频谱存在状态H₁下服从自由度为2N的非中心卡方分布，获得对应发射机信号主频谱存在状态H₁下，T(X_i)≥λ，即CED检测器检测方法的判决准则，并进入步骤004；

步骤004.根据在发射机信号主频谱存在状态H₁下，T(X_i)≥λ，获得CED检测器的检测概率并进入步骤005；其中，表示含有N-1阶第一类贝塞尔函数的N阶广义Marcum Q函数，γ表示发射机信号的信噪比；P(·)表示概率函数；