[发明专利]初级用户信号感知与定位方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及雷达系统-通信系统共存的认知无线电系统中的一种频谱感知方法，尤其涉及一种初级用户信号感知与定位方法。

背景技术

由于雷达频段的频谱利用率很低，故与雷达系统共享频段的认知无线电系统受到了很大的关注。认知无线电(Cognitive Radio，CR)是提高频谱利用率的有效手段。为了实现认知无线电系统对雷达频谱的有效机会利用，需要有效的检测雷达频段中的空白频谱，不但不能对雷达系统造成有害干扰，还要在某频段上探测到雷达信号后尽快退出该频段。因此，解决问题的关键是如何有效地感知与定位各种雷达信号。实际应用中存在各种雷达信号，如连续波雷达信号、脉冲雷达信号、调频雷达信号等。不同种类的雷达信号需要采用不同的感知与检测方法。

为了实现通信系统与雷达系统的共存，感知与识别微弱的雷达脉冲信号成为了一项重要的任务。传统的感知与识别方法有：

1)通过将能量检测器的输出与一个门限进行比较，用以判断雷达信号是否存在。能量检测器的优点是不需要关于初级用户信号的任何先验信息；缺点是：a)能量检测算法无法分辨主用户信号、次级用户信号和干扰；b)能量检测器对噪声比较敏感，在信噪比(SNR)较低时性能比较差；c)雷达脉冲信号可能以一种随机的方式出现，使得能量检测算法难以胜任。

2)利用边沿信号的小波变换系数将在连续的尺度上产生局部极值点，而噪声的小波变换系数则很快地衰减的特征，将一些连续尺度空间上小波变换系数相乘，用所得到的乘积对高斯噪声中的随机脉冲进行检测与定位。该方法的优点是能有效地增强局部极值的峰值幅度，降低噪声；缺点是除了一些特殊情况外，多尺度小波变换系数之积的概率密度函数难于推导出来，从而制约了其实用性。

3)利用基于小波的边沿检测器来感知与检测初级雷达脉冲信号。a)利用一维小波变换来检测脉冲信号的上升沿和下降沿，进而对各子频段的占用情况进行有效的感知。b)利用小波变换系数的多尺度之和来检测雷达脉冲信号的边沿。c)利用小波变换的宽带频谱空洞检测方法。该方法首先利用FFT估计宽频带上的功率谱密度(power spectral density，PSD)，然后利用小波变换对功率谱密度中不同频谱区域(黑、灰、或白空间)的边沿进行有效地检测与定位，该检测器相当于频域中的能量检测器。然而，在信噪比较低时，噪声可能破坏脉冲边沿而难于检测脉冲边沿。多尺度之积边沿检测方法不能检测超窄带信号和具有缓变功率谱密度(power spectrum density，PSD)的信号，多尺度之和边沿检测方法则难于对边沿进行精确的定位。

现有的雷达脉冲检测算法基本上有2类，一类基于能量感知法，另一类基于小波域边沿检测法。能量感知法的缺点有如下几点：其一，无法分辨次级用户信号、初级雷达脉冲信号和干扰信号；其二，在低SNR时由于存在噪声的不确定性，其性能将变得很差；其三，难于对随机出现的信号进行有效的感知与检测。边沿检测法又包括多尺度乘积边沿检测法和多尺度之和边沿检测法，其缺点是：一方面难于推导其概率密度函数，一方面在低SNR时性能将变差。而且，多尺度之积边沿检测方法不能检测超窄带信号和具有缓变功率谱密度(power spectrum density，PSD)的信号，多尺度之和边沿检测方法则难于对边沿进行精确的定位。上述缺陷限制了现有感知算法的可靠性和应用性，因此，为了更加可靠地检测到雷达脉冲信号，同时提高检测的效率和精度，必须研究有效的频谱感知方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种初级用户信号感知与定位方法，该方法的计算复杂度低，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种初级用户信号感知与定位方法包括以下步骤：

步骤一，对感知节点接收到的信号y(n)＝A·s(n)+v(n)在尺度s＝2^L上进行小波变换，获得小波变换系数其中，s(n)为脉冲信号，v(n)为均值为0，方差为的加性白高斯噪声，A为含噪声脉冲信号y(n)的幅度，1≤n≤N，n为采样序号，N为信号y(n)的采样点数；

步骤二，根据小波变换系数z_L(n)计算小波域相干脉冲边沿检测结果为：