[发明专利]一种认知无线电的频谱感知方法及系统

说明书

本发明公开了一种认知无线电的频谱感知方法及系统，该方法包括：分别将预设数量的次用户接收到的信号分解成各自对应的I信号和Q信号；根据I信号和Q信号生成分解矩阵，并获取分解矩阵的协方差矩阵；根据协方差矩阵获取最大特征值和矩阵迹，并获取判决统计量；判断判决统计量是否大于判决门限；若是，则存在主用户；若否，则不存在主用户；本发明通过分别将预设数量的次用户接收到的信号分解成各自对应的I信号和Q信号，可以对信号进行分解；通过根据I信号和Q信号生成的分解矩阵的协方差矩阵获取最大特征值和矩阵迹，并获取判决统计量，可以将信号分解与最大特征值与矩阵迹之比算法结合，从而提高了频谱感知方法的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及认知无线通信技术领域，特别涉及一种认知无线电的频谱感知方法及系统。

背景技术

随着无线电技术的进步和社会的发展，各行各业对无线电频率的需求越来越多，频谱资源匮乏的问题日益严重。目前，频谱资源采用国家统一分配授权的管理模式，将频谱分为两种类型：授权频段和非授权频段。其中，授权频段占据着大部分频谱资源，如电视广播频段，但不少授权频段处于空闲状态；开放使用的非授权频段占整个频谱资源的很少一部分，如无线局域网、无线城域网等无线网络大多使用非授权频段在工作，该频段上的用户很多，业务量也很大，无线电频段已基本趋于饱和。据美国联邦通信委员会的研究表明，已分配的频谱利用率为15％～85％。所以说，频谱资源的匮乏并不是真正意义上的频谱资源不足，更多是由频谱利用率过低造成的。

现有技术中，频谱感知的方法大多采用能量检测(ED)算法，该算法是一种最基本、最简单的信号检测方法，它无需知道信号的先验信息，复杂度低，容易实现，在现阶段的研究中广泛应用于信号检测中。能量检测方法是一种非连贯性、非相干的检测算法，检测的对象是特定频带内的频谱能量，而与具体信号的波形无关，特别适用于未知信号的检测。

然而，能量检测算法的判决门限比较难确定，在低信噪比环境下容易受到噪声不确定性影响产生误判，从而导致检测性能急剧下降，即使是能够自适应的门限值，检测器也不能做出正确的判断。因此，如何避免在低信噪比环境下容易受到噪声不确定性影响产生的误判，提高频谱感知的准确性和可靠性，是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种认知无线电的频谱感知方法及系统，以利用信号分解和最大特征值与矩阵迹之比算法结合的频谱感知方法，提高频谱感知的准确性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种认知无线电的频谱感知方法，包括：

分别将预设数量的次用户接收到的信号分解成各自对应的I信号和Q信号；

根据所述I信号和所述Q信号生成分解矩阵，并获取所述分解矩阵的协方差矩阵；

根据所述协方差矩阵获取最大特征值和矩阵迹，并获取判决统计量；其中，所述判决统计量为所述最大特征值和所述矩阵迹之比；

判断所述判决统计量是否大于判决门限；

若是，则存在主用户；

若否，则不存在主用户。

可选的，所述分别将预设数量的次用户接收到的信号分解成各自对应的I信号和Q信号，包括：

将每个次用户各自接收到的信号X_i分解成各自对应的I信号和Q信号

其中，X_i＝[x_i(1),x_i(2),...,x_i(N)]，n＝1,2,...,N，f_c为载波频率，f_s为采样频率，i为所述预设数量的次用户中任意一个次用户，N为所述信号X_i的采样次数。

可选的，所述根据所述I信号和所述Q信号生成分解矩阵，并获取所述分解矩阵的协方差矩阵，包括：