[发明专利]一种认知抗干扰无线通信系统的频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明属于认知无线通信领域，尤其涉及一种认知抗干扰通信系统的频谱感知方法。

背景技术

目前军事通信系统中，扩频技术是应用最为广泛的抗干扰技术。扩频抗干扰技术通常采用直扩(DS)和跳频(FH)两种方式，其抗干扰原理是把信号在频域进行扩展，降低信号功率密度，使目标信号掩藏在干扰信号和噪声中，从而避免被敌方截获来实现抗干扰。

随着灵巧式网络对抗、协同干扰等各种新型电子攻击模式和技术的不断发展，军事通信电台的抗干扰能力面临更严俊的挑战，传统的被动式扩频抗干扰技术已无法适应强对抗条件下的数据传输的高可靠要求。

为了更好地提升抗干扰通信系统性能，近年提出了基于认知无线电(CR)的认知抗干扰技术，其是智能通信思想在抗干扰领域的应用，即能够感知、理解电磁干扰环境并利用机器学习技术进行决策，进而智能地选择最佳抗干扰方式，大大提高系统的抗干扰能力和频谱利用率，实现高效可靠的抗干扰通信。

同时收发认知抗干扰的关键在于CR能够准确频谱感知以确定可使用的频率信道。传统基于能量检测(ED)的频谱感知方法无需信号的先验知识而获得广泛应用，其原理是计算一个频带M个接收信号样本的平均能量，然后与预先设定阈值λ比较，若接收信号平均能量值大于λ，则判定该频带内存在干扰；反之，判定该频带内无干扰。但在低信噪比的环境中，干扰信号往往被噪声信号淹没，大大降低了感知性能。为了适应战场恶劣通信环境，本项目提出自适应阈值能量检测(A-ED)的频谱感知算法，以提高CR系统频谱感知能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是时变信道环境下传统固定阈值的能量检测频谱感知方法性能较低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种认知抗干扰通信系统的频谱感知方法，包括以下步骤：

步骤1：根据CR电台频谱感知性能设定初始判决阈值λ₀；

步骤2：根据认知无线电台接收信号经AD量化后的M个样本，计算出接收信号y_k的平均能量T_α；

步骤3：估计出第k个信号样本中的噪声功率

步骤4：计算出自适应阈值比例因子

步骤5：比较接收信号平均能量Tα与初始阈值λ₀，若T_α≥λ₀则设定新阈值为λ₀/ρ；若T_α＜λ₀则设定新判决阈值为ρλ₀；

步骤6：根据重新设定的判决阈值λ_new和接收信号的能量进行判决，若接收信号的能量大于λ_new，则判定该频带已被占用；反之，判定该频带可被使用。

作为优选，步骤2的计算公式为：

其中，Re(g)、Im(g)表示复数变量(g)的实部和虚部。

作为优选，步骤3的计算式为：

其中，p_y为接收信号样本功率，p_x为发送信号样本功率。

本发明通过设置自适应判决阈值，有效解决了时变信道中固定阈值的能量检查不能准确频谱感知的问题，有效提高了感知精度。

附图说明

图1为本发明所涉及方法的原理图；

图2为本发明所涉及方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施步骤对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种认知抗干扰通信系统的频谱感知方法，先计算一个频带M个接收信号样本的平均能量T_α，然后与初始阈值λ₀比较，根据比较结果重新设定新的判决阈值λ_new；若接收信号的能量大于λ_new，则判定该频道被干扰，反之判定该频道内无干扰。

如图2所示，本发明提供频谱感知方法为自适应阈值能量检测(A-ED)的频谱感知方法，具体实现步骤如下：

步骤1：根据CR电台频谱感知性能设定初始判决阈值λ₀；

步骤2：根据认知无线电台接收信号经AD量化后的M个样本，计算出接收信号y_k的平均能量T_α，其计算公式为

式中Re(g)、Im(g)表示复数变量(g)的实部和虚部。

步骤3：估计出第k个信号样本中的噪声功率其计算式为