[发明专利]一种协方差矩阵频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种协方差矩阵频谱感知方法，其处理过程为：在授权用户的静默期内估计得到噪声功率；在当前感知时隙内，对来自多个通道的信号进行多次采样，并将每次采样得到的多个样本构成一个样本向量；然后根据所有样本向量计算协方差矩阵；再根据协方差矩阵中的所有元素的值的绝对值之和及噪声功率，计算检验统计量；最后通过比较检验统计量与判决门限的大小，判定当前感知时隙内是否存在授权用户信号；优点是利用在授权用户的静默期内采样得到的样本来估计噪声功率，由于静默期不存在授权用户的信号，因此能准确地估计出噪声功率；在计算检验统计量时利用了协方差矩阵的所有元素的值的绝对值之和及估计的噪声功率，从而能获得较好的感知性能。

技术领域

本发明涉及一种认知无线电频谱感知技术，尤其是涉及一种在授权用户静默期估计噪声功率的协方差矩阵频谱感知方法。

背景技术

移动通信业务多样化的迅猛发展极大程度地丰富和便利了人们的工作和生活，但是，相应地无线设备数量和移动数据流量的需求呈爆炸式增长，这就导致了频谱资源短缺问题。近几年，频谱资源短缺问题已经逐渐显现，而且在可预见的未来会变得愈加严重。然而，这却不是因为物理频谱资源不足造成的，而是因为现有的固定频谱分配策略使很多频谱资源无法得到充分利用，极大地降低了频谱利用率。因此，提高频谱利用率成为了解决这个问题的关键。针对这个问题，Mitola博士提出了认知无线电技术。认知无线电技术是指无线设备能够与所处的通信环境进行交互并根据交互结果改变自身传输参数，从而实现以动态、自适应的方式灵活地利用潜在的空闲频谱。为了避免对授权用户产生干扰，认知无线电技术需要能够准确、快速地发现空闲频谱，实现稳健地频谱感知。因此，频谱感知成为了认知无线电的关键技术之一。

目前，接收信号协方差矩阵已被广泛应用于认知无线电的频谱感知中，Zeng等人在2009年发表的《Spectrum-SensingAlgorithms for Cognitive Radio BasedonStatistical Covariances》(认知无线电中基于统计协方差的频谱感知方法)中提出的传统的协方差矩阵频谱感知方法被大量的应用，然而，传统的协方差矩阵频谱感知方法是使用当前感知时隙的协方差矩阵的迹来估计噪声功率的，由于当前感知时隙的协方差矩阵的迹的值等于当前感知时隙的接收信号的功率(接收信号可能只有噪声信号，也可能包含噪声信号和授权用户的信号)，因此这使得估计的噪声功率与接收信号的功率完全相同，进而会引起检验统计量的分子和分母的值具有相同的变化趋势，从而会严重降低频谱感知方法的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在授权用户静默期估计噪声功率的协方差矩阵频谱感知方法，其在授权用户的静默期内估计噪声功率，估计的噪声功率与接收信号的功率不同，从而获得了较好的感知性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种协方差矩阵频谱感知方法，其特征在于处理过程为：在授权用户的静默期内估计得到噪声功率；在当前感知时隙内，对来自多个通道的信号进行多次采样，并将每次采样得到的多个样本构成一个样本向量；然后根据所有样本向量计算协方差矩阵；再根据协方差矩阵中的所有元素的值的绝对值之和及噪声功率，计算检验统计量；最后通过比较检验统计量与判决门限的大小，判定当前感知时隙内是否存在授权用户信号。

该协方差矩阵频谱感知方法具体包括以下步骤：

步骤一：从授权用户的公开的地理信息数据库中获取授权用户的静默期；然后在授权用户的静默期内估计得到噪声功率，记为