[发明专利]一种基于加权矩阵滤波的能量检测方法

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，尤其是涉及一种基于加权矩阵滤波的能量检测方法。

背景技术

在无线频谱资源有限的情况下，提高资源利用率是无线通信的重要研究方向之一。中国、美国、英国、新加坡、日本等许多国家的测量结果表明，现有的无线通信系统对无线频谱的资源利用率非常不平衡，在空间和时间上的资源利用率在15%到85%之间。在现有的无线频谱分配政策下，无线通信系统具有频谱使用的排它性，即：每段无线频谱资源只能给一个无线通信系统独占，即使这些无线频谱资源处于空闲状态，其它无线通信系统也不能使用，因此资源利用率低下。如果在不干扰原有无线通信系统的前提下，允许其它无线通信系统接入，则就能够大大提高资源利用率。认知无线电允许不同的无线通信系统接入同一段无线频谱资源，但是这些无线通信系统不能互相干扰。为了防止无线通信系统之间的干扰，频谱感知成了认知无线电中的关键技术之一。

当监测频带中有多个监测信道时，最常见的频谱感知方法是基于FIR滤波器的能量检测方法。当要对监测频带中的某个监测信道进行频谱感知时，首先通过FIR（FiniteImpulse Response，有限脉冲响应）滤波器滤除监测频带中的其它监测信道的信号，然后通过比较FIR滤波器输出的信号的能量与判决门限的大小来实现频谱感知。但是，当FIR滤波器的阶数较低时，FIR滤波器的频率响应特性较差，这就会造成无法有效地滤除监测频带中的其它监测信道的信号、要进行频谱感知的监测信道中的部分信号也被滤除等问题，进而会降低频谱感知性能。为了提高FIR滤波器的频率响应特性，必须增加FIR滤波器的阶数，而增加FIR滤波器的阶数会增大计算复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于加权矩阵滤波的能量检测方法，其频谱感知性能高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于加权矩阵滤波的能量检测方法，其特征在于它的处理过程为：首先，利用感知节点对监测频带中的信号进行采样，得到采样信号；然后，将采样信号中的所有采样点的信号归为一组，该组中的所有采样点的信号构成一个列向量，或将采样信号中的所有采样点的信号均匀分成多组，每组中的所有采样点的信号构成一个列向量；接着，根据监测频带中的要进行频谱感知的监测信道的频率范围和一组中包含的采样点的信号的总个数，利用凸优化技术获取用于滤波的加权矩阵；再利用加权矩阵和所有列向量，计算要进行频谱感知的监测信道的能量；最后，通过比较要进行频谱感知的监测信道的能量与判决门限的大小，判定在该监测信道内有无授权用户信号，实现频谱感知。

本发明的基于加权矩阵滤波的能量检测方法，它具体包括以下步骤：

①在认知无线电中，利用感知节点对监测频带中的信号以采样频率f_s进行N'次采样，得到由N'个采样点的信号构成的采样信号，然后将采样信号中的N'个采样点的信号均匀分成K组，每组包含N个采样点的信号，再将每组中的N个采样点的信号构成一个列向量，将第k组中的N个采样点的信号构成的列向量记为x_k，其中，f_s的取值为监测频带的带宽的2倍，N'≥20，K≥1，1≤k≤K；