[发明专利]一种基于循环矩阵特征值的频谱感知方法

说明书

本发明提供一种基于循环矩阵特征值的频谱感知方法，能够保证非授权用户在相同的采样点数下具有更优的频谱感知性能。所述方法包括：通过多个非授权用户协作感知授权用户的信号；将感知到的信号按采样时刻分成多个接收向量，并确定每个接收向量的循环矩阵；计算各个接收向量的循环矩阵的平均协方差矩阵，并求所述平均协方差矩阵的特征值；根据所述特征值构造检测统计量进行二元假设检测，若所述检测统计量大于设置的阈值，则判定授权用户存在，否则，则判定授权用户不存在。本发明适用于在认知无线电网络中感知授权用户是否存在。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种基于循环矩阵特征值的频谱感知方法。

背景技术

随着数据时代的到来，无线网络和信息流量已经呈指数的增长趋势，这对无线电频谱资源提出了极大的需求，然而当前的固定频谱分配策略，使得无线电频谱资源并未得到有效的利用。为了解决频谱资源匮乏和现有频谱利用率低之间的矛盾，基于动态频谱接入策略的认知无线电系统被提出，该系统通过感知外界频谱状态，动态调整发射机参数，允许非授权用户对空闲频谱进行访问，从而有效的提高频谱资源利用率。

为了防止对授权用户造成干扰，非授权用户必须能够及时的感知授权用户的存在，频谱感知技术为无线电网络提供环境信息和决策依据，是整个无线电系统工作的前提。目前常用的频谱感知技术有特征值检测方法，特征值检测无需先验知识，且检测性能良好，从而受到广泛关注，然而现存的特征值检测方法在低采样点数和低信噪比下检测性能不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于循环矩阵特征值的频谱感知方法，以解决现有技术所存在的特征值检测方法在低采样点数和低信噪比下的检测性能不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于循环矩阵特征值的频谱感知方法，包括：

通过多个非授权用户协作感知授权用户的信号；

将感知到的信号按采样时刻分成多个接收向量，并确定每个接收向量的循环矩阵；

计算各个接收向量的循环矩阵的平均协方差矩阵，并求所述平均协方差矩阵的特征值；

根据所述特征值构造检测统计量进行二元假设检测，若所述检测统计量大于设置的阈值，则判定授权用户存在，否则，则判定授权用户不存在。

进一步地，非授权用户的个数K为2的整数次幂。

进一步地，所述将感知到的信号按采样时刻分成多个接收向量，并确定每个接收向量的循环矩阵包括：

将K个非授权用户感知到的N个采样时刻的信号分成N个接收向量，并确定每个接收向量的K×K维的循环矩阵Z_i；

其中，在采样时刻i得到的K×1的接收向量为y(i)＝[y₁(i),y₂(i),...,y_K(i)]^T，i＝1,2,...,N。

进一步地，所述计算各个接收向量的循环矩阵的平均协方差矩阵，并求所述平均协方差矩阵的特征值包括：

构造每个接收向量的循环矩阵的采样协方差矩阵R_i,i＝1,2,...,N，将N个采样协方差矩阵进行平均，得到N个接收向量的循环矩阵的平均协方差矩阵R；

由快速傅立叶变换算法获取平均协方差矩阵R的特征值λ_j,j＝0,1,...,K-1。

进一步地，所述采样协方差矩阵R_i表示为：

其中，H表示矩阵的共轭转置，表示矩阵Z_i的共轭转置矩阵。