[发明专利]针对时间异步且存在频偏情况下的OFDM信号频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种针对时间异步且存在频偏情况下的OFDM信号频谱感知方法，其对来自监测信道的接收信号进行采样，得到采样信号；然后，根据采样信号中的所有采样点的采样值，并在时间异步且存在频偏情况下，利用接收信号中的OFDM信号的循环前缀的自相关性，估计得到噪声功率；再根据采样信号中的采样点的采样值，计算采样信号的协方差矩阵；接着，根据噪声功率和采样信号的协方差矩阵，计算检验统计量；最后，通过比较检验统计量与获取的判决门限的大小，判定在监测信道内有无授权用户信号，以实现频谱感知；优点是能够有效地提高OFDM信号的频谱感知性能，且计算复杂度低。

技术领域

本发明涉及一种认知无线电系统中的频谱感知方法，尤其是涉及一种基于噪声功率估计的针对时间异步且存在频偏情况下的OFDM信号频谱感知方法。

背景技术

随着各种无线通信业务以及新兴通信技术(比如ZigBee技术、快速接入模块、LTE技术、超宽带网络等)的快速发展，频谱资源的重要性和稀缺性日益凸显。大量的研究表明，当前的频谱资源短缺现状并不是由于频率资源物理上的不足，而主要是由于固定频谱分配管理机制导致频谱利用率低造成的。认知无线电正是试图通过提高频谱利用率，从本质上解决无线通信资源越来越紧缺的问题而提出的。认知无线电系统能够实时感知周围的通信环境，识别出可利用的空闲信道，然后根据频谱感知结果自适应地调整认知无线网络的系统参数，使得认知无线电系统具有智能化辨识与改变频谱使用机会的能力。为了防止对已有通信系统产生干扰，认知无线电系统必须能够有效可靠地识别出空闲信道，因此频谱感知是认知无线电中的关键技术之一。

正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)技术具有频谱利用率高的特点，并且是被当前和将来无线通信标准广泛采用的技术之一，因此对OFDM信号的频谱感知(即判断信道中是否存在OFDM信号)研究具有非常重要的意义。现有的针对OFDM信号的频谱感知方法可以分为频域检测和时域检测两类。其中，频域检测需要计算采样信号的频谱，因此具有较大的计算量；时域检测主要利用OFDM信号中循环前缀的自相关特性实现频谱感知，计算量较低。Zeng等人于2009年在《Spectrum sensingalgorithms for cognitive radio based on statistical covariance(认知无线电中基于统计协方差的频谱感知方法)》中提出的基于协方差矩阵频谱感知方法，其能够利用OFDM信号中的相关性来实现频谱感知，具有计算量低的特点，但是该方法没有考虑时间异步且存在频偏的具体情况，所以无法有效利用OFDM信号的循环前缀自相关特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于噪声功率估计的针对时间异步且存在频偏情况下的OFDM信号频谱感知方法，其能够有效地提高OFDM信号的频谱感知性能，且计算复杂度低。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种针对时间异步且存在频偏情况下的OFDM信号频谱感知方法，其特征在于它的处理过程为：首先，对来自监测信道的接收信号进行采样，得到采样信号；然后，根据采样信号中的所有采样点的采样值，并在时间异步且存在频偏情况下，利用接收信号中的OFDM信号的循环前缀的自相关性，估计得到噪声功率；再根据采样信号中的采样点的采样值，计算采样信号的协方差矩阵；接着，根据噪声功率和采样信号的协方差矩阵，计算检验统计量；最后，通过比较检验统计量与获取的判决门限的大小，判定在监测信道内有无授权用户信号，以实现频谱感知。

该OFDM信号频谱感知方法具体包括以下步骤：