[发明专利]认知无线电中空域的干扰温度估计方法

摘要

本发明公开了一种认知无线电中空域的干扰温度估计方法，它涉及无线通信技术领域，该方法用于估计考察区域内各点在考察频段上的干扰温度值，及其邻接区域在考察频段上的干扰温度值，可用于判定认知无线电系统使用频段在空域上的频谱空洞的可用性状况。该方法的实施步骤为：在考察区域内，对每个传感器接收到的信号分别进行处理，得到各个传感器在考察频段上的干扰温度值；根据实际的无线场景，通过分析干扰源的个数、位置和在考察频段内的发射功率的已知情况，选择一种合适的处理方法，计算出干扰源的信息；根据估计得到的干扰源的信息进行计算，得到该区域及其邻接区域内任意一点在考察频段上的干扰温度估计值。

主权项

1.一种认知无线电中空域的干扰温度估计方法，该方法的具体操作步骤如下：(1)在一个考察区域内，对每个传感器接收到的信号xm(t)分别进行处理，得到各个传感器在考察频段上的干扰温度Tm(f，Δf)，其中，f和Δf分别为考察频段的中心频率和频段宽度，xm(t)具有N个时域采样点，传感器的空域位置为(um，vm)；(2)对现有的无线场景进行分析，对可能出现的以下三种情况分别进行处理，得到干扰源的信息，该三种情况如下：a.已知干扰源的位置(xl，yl)和数量L，但未知其在考察频段上的发射功率Pl(f，Δf)，这里的干扰源可以是进行认知无线电业务通信所在区域的原有授权用户，也可以是其它能够影响认知无线电系统空洞可用性的信号发射源，在这种情况下，传感器的数量M应不小于干扰源的数量L，根据获得的各个传感器在考察频段上的干扰温度值，并利用信号传播模型，如Hata模型、Egli模型或者自由空间传播模型，以及已知的干扰源的数量和位置，列方程组，方程组的矩阵形式如下：$T=\left[\begin{array}{c}{T}_1\\ ···\\ T_M\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}W\left(d_{11}\right)& ···& W\left(d_{L1}\right)\\ & ···& \\ W\left(d_{1M}\right)& ···& W\left(d_{\mathrm{LM}}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_1^{(f,\mathrm{\Delta f})}\\ ···\\ P_L^{(f,\mathrm{\Delta f})}\end{array}\right]=\mathrm{WP}$ 其中W(dlm)是与信号传播模型有关的量，$d_{\mathrm{lm}}=\sqrt{{(x_l-u_m)}^2+{(y_l-v_m)}^2}$ 是第l个干扰源与第m个传感器之间的距离，计算出干扰源在考察频段上的发射功率；b.已知干扰源的数量L，但未知其空域位置(xl，yl)和在考察频段上的发射功率Pl(f，Δf)，在这种情况下，传感器的数量M应不小于干扰源数量L的三倍，同样根据获得的各个传感器在考察频段上的干扰温度值，并利用信号传播模型，如Hata模型、Egli模型或者自由空间传播模型，以及已知的干扰源的数量，列方程组，方程组的矩阵形式如下：$T=\left[\begin{array}{c}{T}_1\\ ···\\ T_M\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{Z}_1(x_1,y_1)& ···& Z_1(x_L,y_L)\\ & ···& \\ Z_M(x_1,y_1)& ···& Z_M(x_L,y_L)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_1^{(f,\mathrm{\Delta f})}\\ ···\\ P_L^{(f,\mathrm{\Delta f})}\end{array}\right]=\mathrm{ZP}$ 其中Zm(xl，yl)是第l个干扰源的空域位置(xl，yl)的函数，它的形式与信号传播模型有关，计算出干扰源的位置及在考察频段上的发射功率；c.干扰源的数量L、位置(xl，yl)和在考察频段上的发射功率Pl(f，Δf)均未知，在这种情况下，首先需根据所在区域的具体情况设立一个较大的干扰源个数估计值Lmax，然后根据获得的各个传感器在考察频段上的干扰温度值，利用信号传播模型，如Hata模型、Egli模型或者自由空间传播模型，结合Lmax，利用出现b的情况的处理方法，进行干扰源在考察频段上的发射功率、位置的估计；(3)根据估计得到的考察区域内干扰源的信息，利用公式计算该区域及其邻接区域内任意一点(x，y)在考察频段上的干扰温度估计值T(f，Δf，x，y)，计算公式如下：$T(f,\mathrm{\Delta f},x,y)=\alpha \underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}F(P_l^{(f,\mathrm{\Delta f})},x_l,y_l,x,y,f)$ 其中，α为干扰温度与干扰功率的比例系数，F(Pl(f，Δf)，xl，yl，x，y，f)表示考察频段内第l个干扰源在点(x，y)的干扰功率，该干扰功率与所用的信号传播模型有关，并且这里使用的传播模型必须与计算各个传感器在考察频段上的干扰温度值时所用的信号传播模型相同，如果采用自由空间传播模型，则：$F(P_l,x_l,y_l,x,y,f)=P_l^{(f,\mathrm{\Delta f})}·\frac{c^2}{{\left(4\mathrm{\pi f}\right)}^2·[{(x_l-x)}^2+{(y_l-y)}^2]}g$ 其中c为光速，g是天线增益；