时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方法专利检索-感知心理学与精神病学专利检索查询-专利查询网

时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱 感知方法

阅读：517发布：2022-12-13

专利汇可以提供时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM 频谱感知方法，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，根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数；接着，在时间异步情况下，根据采样信号的自相关函数中的自相关系数，计算检验统计量；最后，根据检验统计量与判决门限的大小，判断监测信道是否处于空闲状态；优点是本发明方法由于不需要时间同步，直接利用采样信号进行频谱感知，因此有效地降低了计算复杂度；本发明方法在计算检验统计量的过程中，由于利用了采样信号的自相关函数中与OFDM信号的循环前缀部分对应的自相关系数具有的非负特性，因此有效地提高了OFDM信号的频谱感知性能。，下面是时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM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，根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数；接着，在时间异步情况下，根据采样信号的自相关函数中的自相关系数，计算检验统计量；最后，根据检验统计量与判决门限的大小，判断监测信道是否处于空闲状态。
2.根据权利要求1所述的时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方法，其特征在于它具体包括以下步骤：
①利用认知无线电系统中的采样模块对来自监测信道的接收信号进行M次采样，得到由M个采样点的采样值构成的采样信号，其中，M=K×(Nc+Nd)+Nd，K表示任意正整数，Nc表示OFDM信号的循环前缀的长度，Nd表示OFDM信号的子载波的个数；
② 根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数，将采样信号的自相关函数中的第t 个自相关系数记为 ρ(t)，其中，采样信号的自
相关函数中的自相关系数的个数为Nc+Nd，t为正整数，且1≤t≤Nc+Nd，k为正整数，且
1≤k≤K，x((k-1)×(Nc+Nd)+t)表示采样信号中的第((k-1)×(Nc+Nd)+t)个采样值，x((k-1)×(Nc+Nd)+Nd+t)表示采样信号中的第((k-1)×(Nc+Nd)+Nd+t)个采样值，m为正整数，且1≤m≤M，x(m)表示采样信号中的第m个采样值；
③在时间异步情况下，根据采样信号的自相关函数中的自相关系数，计算检验统计量，记为T，其中，符号“||”为取绝对值符号；
④将检验统计量T与判决门限λ进行比较，如果T大于λ，则判定监测信道处于忙状-1 2
态，如果T小于或等于λ，则判定监测信道处于空闲状态，其中，λ=[F (Pf)]，Pf表示虚警-1
概率，取值范围为0e为自然基数，e=2.71828…，y为变量。

说明书全文

时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱 感知方

法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种认知无线电系统中的频谱感知技术，尤其是涉及一种时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方法。

背景技术

[0002] 随着各种无线通信业务的快速发展，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的资源越来越紧缺的问题而提出的。它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。

[0003] 正交频分复用（Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）技术具有频谱利用率高等特点，该技术是当前和将来无线通信标准被广泛采用的技术。因此对OFDM 信号的频谱感知（即判断信道中是否存在OFDM信号）具有非常重要的意义。现有的针对OFDM信号的频谱感知方法主要可以分为频域检测法和时域检测法两类。其中，频域检测法需要计算采集信号的频谱，因此具有较大的计算量；时域检测法主要利用OFDM信号中循环前缀的自相关特性实现频谱感知。Chaudhari等人于2009年在《Autocorrelation-Based Decentralized Sequential Detection of OFDM Signals in Cognitive Radios（认知无线电中基于自相关的OFDM信号分布式序贯检测方法）》中提出了利用循环前缀的自相关特性，通过计算接收信号的自相关函数来实现频谱感知，但是该方法没有考虑到自相关函数的非平稳特性。针对这一问题，Axell等人于2011年在《Optimal and Sub-Optimal Spectrum Sensing of OFDM Signals in Known and Unknown Noise Variance（已知和未知噪声方差时的OFDM最优和次优频谱感知方法）》中提出了一种新的基于接收信号的自相关函数的频谱感知方法，该方法与Chaudhari等人提出的方法相比，该方法具有更优的检测性能，但是该方法要求时间同步。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM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。

[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM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，根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数；接着，在时间异步情况下，根据采样信号的自相关函数中的自相关系数，计算检验统计量；最后，根据检验统计量与判决门限的大小，判断监测信道是否处于空闲状态。

[0006] 它具体包括以下步骤：

[0007] ①利用认知无线电系统中的采样模块对来自监测信道的接收信号进行M次采样，得到由M个采样点的采样值构成的采样信号，其中，M=K×(Nc+Nd)+Nd，K表示任意正整数，Nc表示OFDM信号的循环前缀的长度，Nd表示OFDM信号的子载波的个数；

[0008] ② 根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数，将采样信号的自相关函数中的第t 个自相关系数记为 ρ(t)，其中，采样信号的自相关函数中的自相关系数的个数为Nc+Nd，t为正整数，且1≤t≤Nc+Nd，k为正整数，且
1≤k≤K，x((k-1)×(Nc+Nd)+t)表示采样信号中的第((k-1)×(Nc+Nd)+t)个采样值，x((k-1)×(Nc+Nd)+Nd+t)表示采样信号中的第((k-1)×(Nc+Nd)+Nd+t)个采样值，m为正整数，且1≤m≤M，x(m)表示采样信号中的第m个采样值；

[0009] ③在时间异步情况下，根据采样信号的自相关函数中的自相关系数，计算检验统计量，记为T，其中，符号“||”为取绝对值符号；

[0010] ④将检验统计量T与判决门限λ进行比较，如果T大于λ，则判定监测信道处于-1 2忙状态，如果T小于或等于λ，则判定监测信道处于空闲状态，其中，λ=[F (Pf)]，Pf表示-1
虚警概率，取值范围为0

[0011] e为自然基数，e=2.71828…，y为变量。

[0012] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0013] 1）本发明方法由于不需要时间同步，直接利用采样信号进行频谱感知，因此有效地降低了计算复杂度。

[0014] 2）本发明方法在计算检验统计量的过程中，由于利用了采样信号的自相关函数中与OFDM信号的循环前缀部分对应的自相关系数具有的非负特性，因此有效地提高了OFDM信号的频谱感知性能。附图说明

[0015] 图1为本发明的频谱感知方法的流程框图；

[0016] 图2为在不同信噪比情况下，Axell等人提出的频谱感知方法与本发明方法的检测概率比较示意图。

具体实施方式

[0017] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0018] 本发明提出的一种时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方法，其流程框图如图1所示，其主要处理过程为：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，根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数；接着，在时间异步情况下，根据采样信号的自相关函数中的自相关系数，计算检验统计量；最后，根据检验统计量与判决门限的大小，判断监测信道是否处于空闲状态。

[0019] 本发明的OFDM信号频谱感知方法，其具体包括以下步骤：

[0020] ①利用认知无线电系统中的采样模块对来自监测信道的接收信号进行M次采样，得到由M个采样点的采样值构成的采样信号，其中，M=K×(Nc+Nd)+Nd，K表示任意正整数，如取K=10，Nc表示OFDM信号的循环前缀的长度，Nd表示OFDM信号的子载波的个数。

[0021] ② 根据采样信号中的采样值，计算采样信号的自相关函数，将采样信号的自相关函数中的第t 个自相关系数记为 ρ(t)，其中，采样信号的自相关函数中的自相关系数的个数为Nc+Nd，t为正整数，且1≤t≤Nc+Nd，k为正整数，且
1≤k≤K，x((k-1)×(Nc+Nd)+t)表示采样信号中的第((k-1)×(Nc+Nd)+t)个采样值，x((k-1)×(Nc+Nd)+Nd+t)表示采样信号中的第((k-1)×(Nc+Nd)+Nd+t)个采样值，m为正整数，且1≤m≤M，x(m)表示采样信号中的第m个采样值。

[0022] ③在时间异步情况下，根据采样信号的自相关函数中的自相关系数，计算检验统计量，记为T，其中，符号“||”为取绝对值符号。

[0023] ④将检验统计量T与判决门限λ进行比较，如果T大于λ，则判定监测信道处于忙状态，如果T小于或等于λ，则判定监测信道处于空闲状态，其中，λ=[F-1(Pf)]2，Pf表示虚警概率，取值范围为0

[0024] 通过以下仿真以进一步说明本发明的频谱感知方法的可行性和有效性。

[0025] 假设OFDM信号的子载波的个数为Nd=32，OFDM信号的循环前缀的长度为Nc=8，取K=10，则总的采样点数为M=432，并根据IEEE802.22标准的要求设虚警概率的值为Pf=0.1。图2给出了信噪比从-20dB到5dB变化时，Axell等人提出的频谱感知方法与本发明方法通过100000次蒙特卡洛仿真获得的检测概率的比较。从图2中可以看出，本发明方法的检测概率远远优于Axell等人提出的频谱感知方法的检测概率。分析图2，当信噪比为-1dB时，本发明方法的检测概率为0.94，达到了IEEE802.22标准中检测概率大于等于0.9的要求，而此时Axell等人提出的频谱感知方法的检测概率只能达到0.8，这没有达到IEEE802.22标准中的检测概率大于等于0.9的要求；当信噪比为1dB时，Axell等人提出的频谱感知方法的检测概率0.93，而此时本发明方法的检测概率接近1，这足以说明本发明方法的可行性和有效性。

标题	发布/更新时间	阅读量
工件感知器和感知系统	2020-05-12	816
一种物联网感知层统一表征的系统及方法	2020-05-11	351
感知系统	2020-05-11	648
热感知器	2020-05-11	823
新感知盲道	2020-05-12	149
无线感知器	2020-05-12	514
一种感知置物箱	2020-05-11	560
含氧感知器	2020-05-12	604
基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法及电子设备	2020-05-12	654
一种感知卡	2020-05-11	401

时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方法

时间异步且循环前缀长度已知情况下的OFDM频谱感知方

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：