一種采用雙重判決的迭代頻譜感知方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種采用雙重判決的迭代頻譜感知方法，屬于通信技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著無線通信技術地飛速發展，新的可用頻譜資源將變得日益緊張，加上在頻 譜使用效率低下的情況下，一種新的頻譜共享技術被提出，g卩：認知無線電。認知無線電 (Cognitive Radio,簡稱CR)概念是由Joseph Mitola博士提出，其基本思想是：通過使次 級用戶主動的檢測空白頻譜，在不影響主用戶正常通信的前提下，有效地接入該空白頻譜 進行通信，從而提高無線頻譜資源的利用率。
[0003] 頻譜感知技術作為一種檢測空白頻譜的方法得到了廣泛的關注。頻譜感知是認知 無線電的前提和基礎，目前，認知無線電系統頻譜檢測主要有三種實現方法，即：能量檢測 方法、匹配濾波檢測方法和循環平穩特征檢測方法。能量檢測方法因其具有簡單、較好的 適用性而得到了很好的應用。信號的能量檢測方法是一種有效的信號檢測方法，早在1967 年，H. Urkowitz研究了未知確定信號的能量檢測方法.所謂能量檢測方法，是指計算信號 在特定時間內的能量，與預先設定的門限值進行比較，作出判決，獲得檢測結果。但是能量 檢測方法易受噪聲的影響，特別是在低信噪比下，能量檢測方法的檢測性能急劇下降，這使 能量檢測方法的使用受到了很大的限制。
[0004] 在能量檢測方法中，判決門限設置的高低，將會影響檢測的結果，合理的設置判決 門限對能量檢測具有很大的價值。在能量檢測門限的設計中，有多種判決準則，常用的有恒 虛警概率準則（g卩：CFAR)、恒檢測概率準則（即：CDR)和最小錯判概率準則等。在恒虛警概 率準則（即：CFAR)下，利用只有噪聲存在時檢測統計量的分布特性及期望的虛警概率值， 計算所得的判決門限；在恒檢測概率準則（即：CDR)下，利用主用戶信號存在時檢測統計量 的分布特性和期望的檢測概率值計算所得的判決門限。采用這兩種方法進行判決門限的估 計，在理論值上，滿足要求，但是，在實際的頻譜感知中，特別是在低信噪比條件下，檢測結 果往往不能達到期望的虛警概率和檢測概率。
[0005] 頻譜感知中能量檢測的性能主要是由虛警概率和檢測概率兩個參數來衡量，為了 提高頻譜感知的虛警概率，優化對有用頻譜的利用率，我們需要適當的降低判決門限；但是 為了不對有用信號造成干擾，減小對認知用戶的影響，我們需要有效地提高判決門限；虛 警概率和檢測概率成為了制約頻譜感知檢測性能的兩個重要條件，為了達到一定的檢測性 能，我們需要綜合考慮虛警概率和檢測概率，合理的設置判決門限，使感知結果不僅能有效 利用空閑頻譜，又能最大限度地減少對主用戶的干擾。在目前的能量檢測方法中，大多數 是分別對虛警概率和檢測概率單獨來研究，而將虛警概率和檢測概率聯合起來研究的卻很 少。而本發明能夠很好地解決上面的問題。
【發明內容】
[0006] 本發明目的在于提供了一種采用二重判決的迭代頻譜感知方法，該方法解決了在 低信噪比的情況下，單純采用傳統的恒虛警概率準則和恒檢測概率準則進行判決門限的估 計，不能達到很好檢測性能的問題。該方法是一種動態的感知方法，在設定一定虛警概率和 檢測概率的條件下，能夠使得在低信噪比時頻譜感知結果保持較高的性能。該方法應用在 認知無線電頻譜感知中，將恒虛警概率準則和恒檢測概率準則聯合迭代進行門限估計，適 用于低信噪比環境。
[0007] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明是一種二重判決的迭代方 法，在設定一定的虛警概率和檢測概率的條件下，頻譜感知系統先利用恒虛警概率判決門 限進行第一次判決，當滿足迭代終止條件時，輸出判決結果；當不滿足迭代條件時，再利用 恒檢測概率準則對判決門限進行二次估計，若不滿足條件，進入迭代循環估計，從而實時估 計判決門限的值，使得在低信噪比條件下，頻譜感知結果保持較高的性能。
[0008] 方法流程：
[0009] 步驟1 :初始化，計算初始門限，進行初始判決；
[0010] 步驟2 :估計噪聲功率、信號功率和信噪比的值；
[0011] 步驟3 :采用恒虛警概率準則（即：CFAR)對判決門限進行估計，若滿足條件，輸 出，否則，轉向步驟4;
[0012] 步驟4 :采用恒檢測概率準則（即：⑶R)對判決門限進行二重估計，若滿足條件， 輸出；否則，對信號進行檢測，返回步驟2進入下一次迭代循環。
[0013] 本發明的步驟2、步驟3和步驟4組成二重判決迭代系統，包括：
[0014] 初始化，計算初始門限，進行初始判決，估計噪聲功率、信號功率、信噪比等參數， 利用恒虛警概率準則對判決門限進行估計，判斷兩次門限的差值是否滿足迭代收斂條件， 若滿足，輸出結果；否則，利用恒檢測概率準則對判決門限進行二重估計，再次判斷兩次判 決門限的差值是否滿足迭代終止條件，若滿足，終止迭代，輸出判決結果；否則，對信號進行 檢測，估計噪聲功率、信號功率、信噪比的值，進入下一次迭代循環，直至所估計的判決門限 滿足迭代終止條件，停止本次迭代，輸出結果。
[0015] 本發明是將恒虛警概率準則和恒檢測概率準則聯合起來，進行門限估計，并組成 一個迭代系統，實時對判決門限進行估計，使得檢測結果在接近一定虛警概率時達到一定 的檢測概率，比單獨采用恒虛警概率準則和恒檢測概率準則進行門限估計所得的感知結 果，其性能有較大地提高。
[0016] 有益效果：
[0017] 1、本發明在認知無線電中，將恒虛警概率準則和恒檢測概率準則聯合迭代進行門 限估計，應用于頻譜感知，適用于低信噪比環境。
[0018] 2、本發明是一種動態的感知方法，在設定一定虛警概率和檢測概率的條件下，能 夠使得在低信噪比時頻譜感知結果保持較高的性能。
[0019] 3、通過本發明提出的方法，有效地解決了低信噪比時頻譜感知單獨采用恒虛警概 率準則和恒檢測概率準則進行判決門限估計性能惡化的問題，提高了頻譜感知的性能。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明所基于的能量檢測迭代算法流程框圖。
[0021] 圖2為本發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合說明書附圖對本發明創造作進一步的詳細說明。
[0023] 如圖1和2所示，本發明提供了一種采用雙重判決的迭代頻譜感知方法，該方法包 括如下步驟：
[0024] 步驟1 :對原始輸入信號進行符合奈奎斯特速率的N點采樣，對N點采樣數據進行 FFT變換，在時域上共進行隊次，計算N t次頻譜值的平方和，求統計平均值，即