專利名稱：一種基于極化度的頻譜感知方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線通信領域，特別涉及認知無線電的頻譜感知方法。
背景技術：
隨著無線通信技術的發(fā)展，人們對無線頻譜資源的需求日趨增長。然而，無線頻譜是不可再生的寶貴資源。充分利用頻譜資源，提高頻譜利用率以滿足日益增長的無線通信業(yè)務是無線通信領域亟待解決的問題。認知無線電(CR，Cognitive radio)技術作為一種智能的頻譜共享技術，可以有效地解決頻譜資源匱乏與業(yè)務量不斷增長的矛盾。在CR系統(tǒng)中，具有認知功能的未授權用戶(CR用戶)需要快速而準確地感知未被占用的授權用戶頻段，在不影響授權用戶正常通信的前提下實現動態(tài)的頻譜接入，從而使未授權用戶能利用其進行通信，提高頻譜利用率。傳統(tǒng)頻譜感知方法有匹配率濾波器檢測、能量檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測和最大最小特征值檢測等。這些檢測方法各自存在不足之處，例如能量檢測雖然實現簡單但不能克服實際中的噪聲不確定度問題；匹配濾波器需要知道授權用戶的先驗信息；循環(huán)平穩(wěn)特征檢測需要授權用戶信號具有周期平穩(wěn)特性；而最大最小特征值檢測存在計算復雜度高等問題。在實際的通信環(huán)境中，由于無線信道的衰落、信道的噪聲不確定度問題以及授權用戶先驗信息的匱乏等原因，使得上述頻譜感知方法在實際系統(tǒng)中存在明顯缺陷，不具有普遍適用性。另外，隨著雙極化天線在無線通信中的普遍應用，對信號極化信息的識別及利用已變得可能。然而，傳統(tǒng)頻譜感知方法都是基于對接收信號的幅度，相位或頻率信息進行分析，但是同樣能反映信號本質屬性的極化信息卻未被應用，這造成了對信號固有信息利用的極大損失。

發(fā)明內容
為了解決極化信息未被應用于頻譜檢測的現狀，本發(fā)明實例提供了一種基于極化度(DoP，Degree of Polarization)的頻譜感知方法，應用于認知無線電網絡。極化度為電磁波的完全極化分量能量在總能量中所占的比例。在無線通信中，信號與噪聲以電磁波形式進行傳輸，但其完全極化分量所占比例存在差異。因此，利用雙極化接收天線獲取信號全部極化信息，根據接收信號極化度的不同，即可實現在電磁領域對信號和噪聲進行區(qū)分。所述極化度技術方案如下一種基于極化度的頻譜感知方法，包括步驟1. CR用戶接收端系統(tǒng)檢測門限值的設定首先根據下式，
權利要求
1.一種基于極化度的頻譜感知方法，其特征在于根據接收信號的抽樣協(xié)方差矩陣的特征值得到極化度》作為判決統(tǒng)計量，與系統(tǒng)預先設定的判決門限YD。P進行比較，以此判斷頻譜是否被占用，即主用戶信號是否存在。該方法分為5部分實現，設定系統(tǒng)門限、對空間電磁信號進行連續(xù)采樣、估計接收信號樣本協(xié)方差矩陣、估計接收信號極化度、判斷電磁信號有無即主用戶信號是否存在。具體的方法為步驟1. CR用戶接收端系統(tǒng)檢測門限值的設定首先根據下式
2.按權利要求1所述基于極化度的頻譜感知方法，其特征在于，所述CR用戶接收裝置通過一對相互正交的雙極化天線接收信號，包括CR用戶接收端具有一對相互正交的雙極化天線，該天線為兩條極化方式相互正交的天線組成，通常為水平極化天線和垂直極化天線或為左旋圓極化天線和右旋圓極化天線。
3.按權利要求1所述基于極化度的頻譜感知方法，其特征在于，實現對授權用戶電磁信號極化信息(XH，XV)的應用，適用于小樣本檢測，且可克服實際中存在的噪聲不確定度問題。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于極化度的頻譜感知方法，適用于認知無線電網絡。所述方法包括系統(tǒng)檢測門限的設定，對空間電磁信號進行連續(xù)采樣，估計接收信號協(xié)方差矩陣，基于協(xié)方差矩陣特征值得到接收信號的極化度，進而根據信號、噪聲極化度的差異，判定電磁信號的有無。該發(fā)明可實現對授權用戶電磁信號極化信息的應用，有效克服實際中存在的噪聲不確定度問題；基于接收信號抽樣協(xié)方差矩陣得到極化度，無需信號、信道或噪聲的先驗知識進行檢測；適用于小樣本檢測，降低計算復雜度，提高系統(tǒng)對電磁信號的檢測速度，降低系統(tǒng)對電磁信號檢測所需的時間。從而可滿足實時檢測的要求，有利于系統(tǒng)對有限的無線頻譜資源進行高效利用。
文檔編號H04B17/00GK102497239SQ20111041693
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權日2011年12月13日
發(fā)明者馮春燕, 吳曉彬, 曾志民, 林琳, 郭彩麗 申請人:北京郵電大學