基于能量检测的频谱感知方法分析.pdfVIP

第20卷第3期 广西工学院学报 Vd．20No．3 2009年9月 0FGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOI．E)GY JOURNAL Sep．2009 文章编号1004．6410(2009)03．0070-03 基于能量检测的频谱感知方法分析 陈艳1，一，杨新伦1 (1．广西工学院计算机工程系，广西柳州545006； 2．电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室，四川成都611731) 摘要：简要介绍了认知无线电中基于能量检测的频谱感知方法，在分析能量检测法原理和性能基础上，研究了噪 声的不确定性对检测性能的影响．仿真表明，能量检测法是一种简单、有效的频谱感知方法． 关键词：认知无线电；频谱感知；能量检测法；噪声不确定 中图分类号：讹9．5 文献标识码：A 0 引言 随着无线通信技术的快速发展，频谱匮乏问题逐渐凸显，频谱资源已成为非常宝贵的资源之一．而FCC (美国联邦通讯委员会)的调查表明，已分配的频谱在时间和空间上的利用率极低．例如，某些频段划分给某 种行业，但该行业并没有全部利用整个频段，有相当一部分频段闲置不用．当前分配的绝大多数频谱利用率 为15％--85％．因此，R℃认为当前存在的主要问题并不是没有频谱可用，而是现有的静态频谱分配方式导 致频谱资源没有被充分利用…1． 认知无线电(Cognitive 知，将特定时间、特定空间上的空闲频谱分配给未授权用户，以提高频谱利用率．这种动态的频谱共享方式能 大大提高频谱利用率【2J． 频谱检测是认知无线电的关键技术，CR用户必须实时监测频谱变化，以避免与授权用户发生碰撞．频 谱检测的精度和可靠度决定了是否会侵害授权用户的正常通信．大量文献对频谱检测技术进行了深入研究， 目前研究较多的频谱检测方法有：匹配滤波器法、循环平稳特征检测法、能量检测法等．匹配滤波法需要知道 授权用户信号的先验信息，如调制类型、脉冲成型、分组格式等；循环平稳特征检测法利用信号的谱相关特征 进行检测，低信噪比情况下有较好的检测性能，但计算复杂度较大；能量检测法是一种传统的检测方法，最大 优点是无需知道信号的先验知识，而且实现简单，因此，可以将能量检测法应用到认知无线电中，作为预先的 粗检测以提高检测效率．由于能量检测法对噪声的适应能力有限，在认知无线电中还需要进一步研究噪声对 检测性能的影响[3I．本文主要研究能量检测法的性能，并通过仿真验证其有效性． 1 能量检测法原理及性能分析 能量检测法是一种有效的信号检测方法，是指将信号在特定时间内的能量，与预先设定的门限值进行比 较、判决，获得检测结果．能量检测法用在指定频段内即为基于能量检测的频谱感知方法． 1．1在噪声确定条件下能量检测法的模型及算法分析 基于能量检测的频谱感知方法的研究可以看作是二元假设检验问题： H0：z(行)=硼(，1)，7z=0，1，…，N一1， (1) 收稿日期：2009—07—13 基金项目：广西工学院自然科学基金(0704212)资助． 作者简介：陈艳(1979一)．女，安徽东至人，广西工学院计算机工程系教师，在读研究生． 万方数据 第3期 陈艳等：基于能量检测的频谱感知方法分析 71 HI：z(，1)=s(，1)+tu(，1)，，l=0，1，…，N一1． (2) 值，双边功率谱密度为No,z，它与信号是相互独立的；N为采样数(检测时间)． 奈曼一皮尔逊准则是当前认知无线电中评估检测性能的主要准则，包含两个重要参数：检测概率(乃) 和虚警概率(P，)．频谱感知的任务就是要根据该准则区分上面两种不同的假设，从而判定在该时刻、该频段 范围是否存在授权用户在通信．可采用恒虚警的方法，首先确定虚警概率P，，然后计算不同信噪比(SNR)情 况下的检测概率来衡量检测性能．认知无线电要求尽可能地保护授权用