專利名稱：一種基于頻域Katz分形維數(shù)的快速盲頻譜感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種認知無線電頻譜感知技術(shù)領(lǐng)域的頻譜感知方法，屬于無線通信中的認知無線電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們對無線通信需求的迅速增長，頻譜資源緊缺的問題日益嚴重。傳統(tǒng)的固定頻譜分配策略已經(jīng)不能滿足人們對頻譜日益增長的需要。認知無線電技術(shù)改變以往固定的頻譜分配方式，使非授權(quán)用戶可以在不影響授權(quán)用戶的情況下靈活使用頻譜，為解決頻譜資源緊缺的問題提供了一種有效的解決方案，是未來通信發(fā)展的必然趨勢。在認知無線電中，如何正確有效的感知空閑的頻譜資源以及主用戶的存在，是認知無線電實現(xiàn)的關(guān)鍵和前提。經(jīng)典的單節(jié)點頻譜感知方法主要有匹配濾波檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測、能量檢測等。匹配濾波檢測能夠達到較好的檢測效果，但需要主用戶信號的先驗知識；能量檢測是目前被廣泛使用的方法，不需要主用戶信號的先驗知識，但是由于信噪比墻的存在，在噪聲具有不確定性的情況下，其檢測的準確度會急劇降低，無法獲得理想的檢測效果；循環(huán)特征檢測是一種利用信號的循環(huán)平穩(wěn)性進行檢測的頻譜感知方法，但是該方法復(fù)雜度高，運算量大，無法應(yīng)用于實際。尋找更加快速準確的頻譜感知技術(shù)是認知無線電發(fā)展亟待解決的問題。分形維數(shù)作為信號復(fù)雜度的一種度量手段，能夠有效的描述通信信號的幾何尺度特性，從另一個角度揭示信號的特性。近年來，分形維數(shù)以其計算簡單、與噪聲功率無關(guān)等優(yōu)點開始被用于認知無線電頻譜感知中。Kordan S B, Abolhassani B.Blind spectrumsensing for cognitive radio based on complexity measurement[C]20II19th IranianConference on Electrical Engineering，ICEE201L Tehran:1EEE Computer Society,2011:l-4.一文中提出利用Higuchi分形維數(shù)進行盲頻譜感知的方法，但是該方法在低信噪比下的準確度有待進一度提高 。趙春暉，馬爽，楊偉超.基于分形盒維數(shù)的頻譜感知技術(shù)研究[J].電子與信息學(xué)報，2011，33(2):475-478 —文中提出了利用通信信號時間序列的分形盒維數(shù)進行頻譜感知的方法，但是這種利用通信信號時間序列的時域盒維數(shù)進行頻譜感知的方法存在嚴重的局限性，即對于一些調(diào)制類型中某些調(diào)制參數(shù)的通信信號無法檢測。1988年Katz提出了一種估計波形分形維數(shù)的方法，也稱Katz分形維數(shù)，能夠有效判斷波形的隨機性，為其在應(yīng)用在認知無線電頻譜感知領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在缺乏主用戶信號先驗知識和噪聲具有不確定性的情況下進行快速盲頻譜感知的方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:—種基于頻域Katz分形維數(shù)的快速盲頻譜感知方法，所述盲頻譜感知方法的實現(xiàn)過程為:
步驟一、將認知無線電感知節(jié)點接收到的時間信號y(t)進行離散化和截斷處理，其中t為時間變量，設(shè)截取的點數(shù)為N，得到長度為N的離散時間序列y(n)，η = 0，1，...，N-1 ；步驟二、將截取的時間序列通過DFT變換從時域轉(zhuǎn)換到頻域，將離散序列y (η)進行N點DFT變換得到y(tǒng) (η)的傅里葉變換Y (k):
權(quán)利要求
1.一種基于頻域KatZ分形維數(shù)的快速盲頻譜感知方法，其特征在于:所述盲頻譜感知方法的實現(xiàn)過程為: 步驟一、將認知無線電感知節(jié)點接收到的時間信號y(t)進行離散化和截斷處理，其中t為時間變量，設(shè)截取的點數(shù)為N，得到長度為N的離散時間序列y(n)，η = O，1，...，N-1 ; 步驟二、將截取的時間序列通過DFT變換從時域轉(zhuǎn)換到頻域，將離散序列y(n)進行N點DFT變換得到y(tǒng) (η)的傅里葉變換Y (k):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于頻域Katz分形維數(shù)的快速盲頻譜感知方法，其特征是:在步驟四中，當序列長度N = 5000時，門限值λ的范圍為1.0020 < λ < 1.0025。
全文摘要
一種基于頻域Katz分形維數(shù)的快速盲頻譜感知方法，屬于無線通信中的認知無線電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在缺乏主用戶信號先驗知識和噪聲具有不確定性的情況下進行快速盲頻譜感知的方法。首先將認知無線電節(jié)點接收到的信號進行采樣，得到離散時間序列信號，再截取一定長度的時間序列；對截取的序列進行DFT變換，從時域轉(zhuǎn)換到頻域；在頻域上計算Katz分形維數(shù)；將分形維數(shù)值與設(shè)定的判決門限進行比較，以判斷主用戶的存在與否。本發(fā)明具有對噪聲功率不敏感、受調(diào)制參數(shù)影響小、低信噪比下準確度高和運算速度快的優(yōu)點，能有效克服盒維數(shù)方法對某些調(diào)制參數(shù)的信號無法感知的缺點，用于低信噪比、噪聲具有不確定性情況下的快速盲頻譜感知。
文檔編號H04B17/00GK103236888SQ20131012529
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者富爽, 孟耀華, 杜紅, 尚廷義, 賈美娟, 王圣 申請人:黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)