[发明专利]一种基于几何功率的监督频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种基于几何功率的监督频谱感知方法，涉及频谱感知领域，包括以下步骤：构建具有广义高斯分布的噪声模型，在噪声模型产生的噪声环境中仿真并接收信号；对接收到的信号进行几何功率求解，将得到的几何功率作为特征向量；构建监督学习模型，通过特征向量对监督学习模型进行训练，得到训练后的监督学习模型；获取并将实际环境中的信号的几何功率输入训练后的监督学习模型，进行频谱感知。本方法通过获取接收信号的几何功率来作为感知频谱是否使用的依据，相比使用能量统计和差分熵来进行频谱感知的方式具有更好的感知准确率，特别是在低信噪比的情况下。

技术领域

本发明涉及频谱感知领域，具体涉及一种基于几何功率的监督频谱感知方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，越来越多的智能设备开始成为物联网和无线通信的一部分，这些设备对频谱的需求非常大，而频谱资源是有限的，所以如何提高频谱利用率是现在研究的重点，认知无线电（Cognitive Radio, CR）是解决该问题的方法之一。由于主用户（Primary User, PU），即拥有许可频谱的用户，他们不是每时每刻都在使用频谱，所以当PU未使用授权频谱时，CR就利用机会主义使用空闲频谱，因此CR也称为次用户（Secondary User, SU），而SU只能在PU处于不活动时使用频谱，一旦PU使用频谱时，SU必须立刻退出使用，并且要确保不会对PU造成干扰，所以及时并准确检测频谱是否被PU使用十分关键，CR中的频谱感知（SS）可以解决这个问题，但是又因为无线通信环境十分复杂，SS过程会受到噪声、阴影和多径效应等问题的影响，从而导致检测性能变差，所以有很多针对如何提高SS检测性能的研究，特别是在低信噪比的情况下。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于几何功率的监督频谱感知方法解决了现有频谱感知方法在低信噪比下检测准确度低的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于几何功率的监督频谱感知方法，其包括以下步骤：

S1、构建具有广义高斯分布的噪声模型，在噪声模型产生的噪声环境中仿真并接收信号；

S2、对接收到的信号进行几何功率求解，将得到的几何功率作为特征向量；

S3、构建监督学习模型，通过特征向量对监督学习模型进行训练，得到训练后的监督学习模型；

S4、获取并将实际环境中的信号的几何功率输入训练后的监督学习模型，进行频谱感知。

进一步地，步骤S1中噪声的形状参数大于0小于等于2，噪声的尺度参数大于0。

进一步地，步骤S2的具体方法包括以下子步骤：

S2-1、对接收到的信号进行N次采样，每次采样的采样点数为M，得到N个样本集；

S2-2、根据公式：

通过第i个样本集中样本的平均值代替期望值，并得到与第i个样本集相应的几何功率；其中表示第i个样本集中第j个样本；

S2-3、根据公式：

构建特征向量。

进一步地，步骤S3的具体方法包括以下子步骤：

S3-1、根据公式：

构建监督学习模型的超平面方程，获取线性核；其中是权重向量；为偏差向量；表示矩阵的转置；和均为监督学习模型的待训练参数；X为监督学习模型的输入；