專利名稱：初級用戶信號感知與定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及雷達(dá)系統(tǒng)-通信系統(tǒng)共存的認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的一種頻譜感知方法，尤其涉及一種初級用戶信號感知與定位方法。
背景技術(shù)：
由于雷達(dá)頻段的頻譜利用率很低，故與雷達(dá)系統(tǒng)共享頻段的認(rèn)知無線電系統(tǒng)受到了很大的關(guān)注。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio,CR)是提高頻譜利用率的有效手段。為了實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電系統(tǒng)對雷達(dá)頻譜的有效機(jī)會(huì)利用，需要有效的檢測雷達(dá)頻段中的空白頻譜， 不但不能對雷達(dá)系統(tǒng)造成有害干擾，還要在某頻段上探測到雷達(dá)信號后盡快退出該頻段。 因此，解決問題的關(guān)鍵是如何有效地感知與定位各種雷達(dá)信號。實(shí)際應(yīng)用中存在各種雷達(dá)信號，如連續(xù)波雷達(dá)信號、脈沖雷達(dá)信號、調(diào)頻雷達(dá)信號等。不同種類的雷達(dá)信號需要采用不同的感知與檢測方法。為了實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)與雷達(dá)系統(tǒng)的共存，感知與識別微弱的雷達(dá)脈沖信號成為了一項(xiàng)重要的任務(wù)。傳統(tǒng)的感知與識別方法有1)通過將能量檢測器的輸出與一個(gè)門限進(jìn)行比較，用以判斷雷達(dá)信號是否存在。 能量檢測器的優(yōu)點(diǎn)是不需要關(guān)于初級用戶信號的任何先驗(yàn)信息；缺點(diǎn)是a)能量檢測算法無法分辨主用戶信號、次級用戶信號和干擾；b)能量檢測器對噪聲比較敏感，在信噪比 (SNR)較低時(shí)性能比較差；c)雷達(dá)脈沖信號可能以一種隨機(jī)的方式出現(xiàn)，使得能量檢測算法難以勝任。2)利用邊沿信號的小波變換系數(shù)將在連續(xù)的尺度上產(chǎn)生局部極值點(diǎn)，而噪聲的小波變換系數(shù)則很快地衰減的特征，將一些連續(xù)尺度空間上小波變換系數(shù)相乘，用所得到的乘積對高斯噪聲中的隨機(jī)脈沖進(jìn)行檢測與定位。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能有效地增強(qiáng)局部極值的峰值幅度，降低噪聲；缺點(diǎn)是除了一些特殊情況外，多尺度小波變換系數(shù)之積的概率密度函數(shù)難于推導(dǎo)出來，從而制約了其實(shí)用性。3)利用基于小波的邊沿檢測器來感知與檢測初級雷達(dá)脈沖信號。a)利用一維小波變換來檢測脈沖信號的上升沿和下降沿，進(jìn)而對各子頻段的占用情況進(jìn)行有效的感知。 b)利用小波變換系數(shù)的多尺度之和來檢測雷達(dá)脈沖信號的邊沿。c)利用小波變換的寬帶頻譜空洞檢測方法。該方法首先利用FFT估計(jì)寬頻帶上的功率譜密度(power spectral density, PSD)，然后利用小波變換對功率譜密度中不同頻譜區(qū)域(黑、灰、或白空間)的邊沿進(jìn)行有效地檢測與定位，該檢測器相當(dāng)于頻域中的能量檢測器。然而，在信噪比較低時(shí)， 噪聲可能破壞脈沖邊沿而難于檢測脈沖邊沿。多尺度之積邊沿檢測方法不能檢測超窄帶信號和具有緩變功率譜密度(power spectrum density，PSD)的信號，多尺度之和邊沿檢測方法則難于對邊沿進(jìn)行精確的定位?，F(xiàn)有的雷達(dá)脈沖檢測算法基本上有2類，一類基于能量感知法，另一類基于小波域邊沿檢測法。能量感知法的缺點(diǎn)有如下幾點(diǎn)其一，無法分辨次級用戶信號、初級雷達(dá)脈沖信號和干擾信號；其二，在低SNR時(shí)由于存在噪聲的不確定性，其性能將變得很差；其三，難于對隨機(jī)出現(xiàn)的信號進(jìn)行有效的感知與檢測。邊沿檢測法又包括多尺度乘積邊沿檢測法和多尺度之和邊沿檢測法，其缺點(diǎn)是一方面難于推導(dǎo)其概率密度函數(shù)，一方面在低SNR時(shí)性能將變差。而且，多尺度之積邊沿檢測方法不能檢測超窄帶信號和具有緩變功率譜密度 (power spectrum density,PSD)的信號，多尺度之和邊沿檢測方法則難于對邊沿進(jìn)行精確的定位。上述缺陷限制了現(xiàn)有感知算法的可靠性和應(yīng)用性，因此，為了更加可靠地檢測到雷達(dá)脈沖信號，同時(shí)提高檢測的效率和精度，必須研究有效的頻譜感知方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種初級用戶信號感知與定位方法，該方法的計(jì)算復(fù)雜度低，可靠性高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。一種初級用戶信號感知與定位方法包括以下步驟步驟一，對感知節(jié)點(diǎn)接收到的信號y (n) =A.S(n)+v(n)在尺度s =浐上進(jìn)行小波變換，獲得小波變換系數(shù)、㈨=WlLy{n) = AfV2ls(n) + W2Mn)，其中，s (η)為脈沖信號，
ν (η)為均值為0，方差為的加性白高斯噪聲，A為含噪聲脈沖信號y(n)的幅度，1<η<Ν， η為采樣序號，N為信號y (η)的采樣點(diǎn)數(shù)；步驟二，根據(jù)小波變換系數(shù)^(η)計(jì)算小波域相干脈沖邊沿檢測結(jié)果為
權(quán)利要求
1.一種初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于，所述感知與定位方法包括以下步驟步驟一，對感知節(jié)點(diǎn)接收到的信號y (n) = A -S (η)+ν (η)在尺度s =浐上進(jìn)行小波變換，獲得小波變換系數(shù)、( ) = W2L y(n) = A ^t s(n) + WjL v(n)，其中，s (n)為脈沖信號，ν (η)為均值為0，方差為σν2的加性白高斯噪聲，A為含噪聲脈沖信號y (η)的幅度，1<η<Ν，η 為采樣序號，N為信號y (η)的采樣點(diǎn)數(shù)；步驟二，根據(jù)小波變換系數(shù)^(η)計(jì)算小波域相干脈沖邊沿檢測結(jié)果為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于尺度s=浐上小波濾波器hjk)的歸一化自相關(guān)函數(shù)cL(u) = XhL(m-u)hL(m)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述自相關(guān)函數(shù)ιγ(η，ιι)的表達(dá)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述小波濾波器hjk)的支撐集為[-τ，τ ]，τ = τ (2L)，k為采樣序號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述小波濾波器hL(k)為Haar小波濾波器，hL(k)的支撐集為[-τ, τ] = [-2"，。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述小波變換的最大尺度J需滿足條件2^ < AD，其中AD= (H1-H0), ΔD為脈沖信號s (η)的寬度，nQ 和Ii1分別為脈沖信號s (η)的起、止時(shí)刻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述s(η)為理想階躍邊沿信號，s (n) = U(n-nQ)-U(n-ni)，其中1彡η彡N。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的初級用戶信號感知與定位方法，其特征在于所述s(η)為非 理想的邊沿信號
全文摘要
本發(fā)明公開了一種初級用戶信號感知與定位方法，包括以下步驟步驟一，對感知節(jié)點(diǎn)接收到的信號在尺度s＝2L上進(jìn)行小波變換，獲得小波變換系數(shù)；步驟二，根據(jù)小波變換系數(shù)計(jì)算小波域相干脈沖邊沿檢測結(jié)果；步驟三，根據(jù)所述邊沿檢測結(jié)果和給定的虛警概率計(jì)算觀測區(qū)間[1，N]上的判決門限λ；步驟四，將邊沿檢測結(jié)果與判決門限λ進(jìn)行比較，判斷脈沖邊沿信號是否存在，判斷結(jié)果表示為步驟五，判斷結(jié)果的每個(gè)非零區(qū)域有一個(gè)脈沖邊沿信號存在，設(shè)第m個(gè)脈沖邊沿信號的起、止時(shí)刻序號為Bm和Em，第m個(gè)脈沖邊沿信號的位置估計(jì)值為1≤m≤K，K為非零區(qū)域的個(gè)數(shù)。本發(fā)明所述方法提高了感知的可靠性，且具有較低的計(jì)算復(fù)雜度，便于在實(shí)際系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
文檔編號G01S7/32GK102445683SQ201010507230
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者易輝躍, 王力, 王瑞, 胡宏林 申請人:上海無線通信研究中心