[发明专利]基于p次方的无线协作频谱感知的能量检测方法

摘要

本发明公开了一种基于p次方的无线协作频谱感知的能量检测方法，包括以下步骤在高斯信道环境下用p次方替代2次方得到每路无线电信号的能量，将检测信号代入似然函数，得到检测统计量；利用Neyman‑Pearson准则，根据给定的虚警概率，求出p次方检测的判决门限；将得到的检测统计量与基于p次方检测的判决门限进行比较。本发明用p次方替代固定不变的2次方应用到协作频谱检测中，同时通过将决策变量p次方的均值和方差近似为Gamma分布的均值和方差，实现了基于p次方的无线协作频谱感知的能量检测，复杂度低，实时性强，从而可以根据不同的信道环境以及信号强弱来选择p值，从而有效地提高检测性能。

主权项

一种基于p次方的无线协作频谱感知的能量检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)在高斯信道环境下，用p次方替代2次方得到每路无线电信号的能量，将检测信号代入似然函数，得到对应p次方检测的检测统计量；2)利用Neyman‑Pearson准则，根据给定的虚警概率，求出p次方检测的判决门限；3)将步骤1)得到的检测统计量与步骤2)得到的基于p次方检测的判决门限进行比较，以实现基于p次方的无线协作频谱感知的能量检测；所述步骤1)包括：1.1)构建认知无线电系统的p次方频谱检测模型，即：H0:yn=ωnH1:yn=αsn+ωn---(1);]]>其中信号采样样本空间有N个采样值，n＝1,2,…,N；H0表示授权用户信号不存在，H1表示授权用户信号存在；yn表示第n个信号采样；sn是授权主用户所发射的信号部分；α为信道增益参数；噪声部分ωn是均值为0方差为σ2高斯噪声，发射信号sn是均值为0，方差为σs2随机信号，且噪声和信号是相互独立的；1.2)用p次方取代2次方，获得p次方取代2次方时的每路无线电信号的能量：EN′=Σn=1Nynp---(2);]]>1.3)在高斯信道环境下，结合采样值的联合概率密度函数，将检测信号代入似然函数，得到所构建的检测统计量：DEGC′=EN′=1NΣn=1N(|yn|σ)p---(7);]]>所述步骤2)包括：2.1)将p次方取代2次方后的随机变量的均值和方差近似为Gamma分布的均值和方差，结合高斯分布的二次方服从Γ(k,θ)分布，获得H0、H1下的随机变量的概率密度函数为：pDEGC′|H0(x)=1θ0′k0′Γ(k0′)xk0′-1e-xθ0′,x>0pDEGC′|H1(x)=1θ1′k0′Γ(k1′)xk1′-1e-xθ1′,x>0---(15);]]>其中，θ0',θ1'为p次方下的尺度参数，k0',k1'为p次方下的形状参数；k0′=E2{DEGC′|H0}Var{DEGC′|H0}=NΓ2(p+12)πΓ(2p+12)-Γ2(p+12)---(20);]]>θ0′=Var{DEGC′|H0}E{DEGC′|H0}=2p/2NπΓ(2p+12)-Γ2(p+12)πΓ(p+12)---(21);]]>k1′=E2{DEGC′|H1}Var{DEGC′|H1}=NΓ2(p+12)πΓ(2p+12)-Γ2(p+12)---(22);]]>θ1′=Var{DEGC′|H1}E{DEGC′|H1}=2p/2(1+γ)p/2NπΓ(2p+12)-Γ2(p+12)πΓ(p+12)---(23);]]>其中γ为信噪比，2.2)基于给定的虚警概率P′FA＝Pr{D'EGC＞η'EGC|H0}，利用Neyman‑Pearson准则和Gamma分布得出p次方检测的判决门限为：ηEGC′=FDEGC|H0′-1(1-PFA,k0′,θ0′);---(24);]]>所述步骤3)中：将步骤1.3)得到的检测统计量与步骤2.2)得到的基于p次方检测的判决门限进行比较得到如下判决准则，以实现基于p次方的无线协作频谱感知的能量检测：