[发明专利]一种时变衰落信道下的频谱检测方法

摘要

本发明提出一种时变衰落信道下下频谱感知算法，设计一种动态状态空间模型来描述授权用户状态与时变信道增益的时变特性，将授权用户工作状态和衰落信道增益看作两个隐藏系统状态，并引入一阶FSMC模型刻画时变慢衰落信道增益时变迁移特性，将接收信号能量累积和作为系统观测值；在此基础上，针对时变衰落信道提出一种全新频谱感知方法，充分发掘授权用户状态先验概率以及衰落信道状态转移特性，对授权用户状态和时变信道增益实施联合估计，极大提高了衰落信道下频谱感知性能，在无需实施复杂多节点协作感知的情况下，亦能获得良好检测性能(见附图)。该方案以累计能量作为观测量，新方法同时亦保留了无需授权用户信号特征及检测时间短的优势。

主权项

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。