CN103716100B - 一种基于线性合并的dtmb信号频谱感知方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于线性合并的DTMB信号频谱感知方法，适用于DTMB固定相位模式，具体步骤为：利用DTMB模式2信号帧头为相同PN序列的特点，将不同符号间隔的符号进行相关计算，并进行线性叠加，对结果求模值，利用模值构造判决变量T，将T与判决门限比较，判断频谱是否空闲。本发明的算法运算量较小，节省运算时间。

Description

一种基于线性合并的DTMB信号频谱感知方法

技术领域

本发明涉及无线电系统中的频谱感知领域，具体涉及一种基于线性合并的DTMB信号频谱感知方法。

背景技术

语音通信到多媒体应用的转变，使得对高速数据传输的需求增多。由于自然频率频谱的限制，现有的静态频率分配方案显然不能满足对增长的高速数据传输设备的要求，因此需要能够利用合适频谱的新技术。认知无线电通过机会使用授权用户没被占用的频率带宽，为频谱拥塞问题提供了吸引人的解决方法。

频谱感知的任务是获得频谱的使用情况和在某一地理区域主用户的存在情况。频谱感知技术使得认知无线电和机会频谱接入有了新的方面的认识，也成为了认知无线电系统中最具挑战的问题之一。

数字电视地面多媒体广播(DTMB)标准采用伪随机(PN)序列作为数据块之间的保护间隔填充，并用来作为接收机同步和信道估计的训练序列。DTMB信号帧帧头模式2(PN595)采用相同的PN序列，具有固定相位。

发明内容

发明目的：本发明的解决现有技术中存在的不足，提供一种基于线性合并的DTMB信号频谱感知方法。

技术方案：本发明的一种基于线性合并的DTMB信号频谱感知方法，包括以下步骤：

1)使用频谱感知装置接收待感知频段上的无线信号，对所接收的接收信号进行采样滤波，计算接收信号的相关系数：

$R(l,m)=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}_m\[n\]{x^{*}}_l\[n\]---\left(1\right)$

其中，x_m[n]表示接收信号的第m个符号，x_l[n]表示接收信号的第l个符号，将第l个和第m个符号进行相关，得到相关系数，运算符号*表示求共轭，N是符号长度；

2)将步骤1)中所得的不同符号间隔的相关系数累加，得到时域信号互相关函数：

$C\left(v\right)=\frac{1}{S_v}\underset{m-l=v}{\Σ}R(l,m)$

其中，R(l,m)是指接收信号的相关系数，C(v)即为所求时域信号互相关函数，S_v是参与互相关计算的信号数目，ν＝m-l是指进行互相关的DTMB符号间距；

3)将步骤2)中的ν作为变量，对C(v)进行线性叠加，得到

4)计算判决变量当T大于预先设定的判决门限，则判定该频谱上有授权信号存在，当T小于预先设定的判决门限，则判定没有授权信号，即该频谱空闲，其中a_v是合并系数；

上述判决门限根据所要求的虚警概率通过如下的仿真方法得到：

(1)产生高斯随机噪声，并按照DTMB帧结构截取与待检测信号长度相同的噪声序列，即得到噪声序列和

(2)根据上述感知方法计算仅存在噪声时的T；

同样条件下，重复(1)和(2)K次，对所有得到的T从大到小排序，假设预先设定的虚警概率为P_f，在已排序的序列中，取第P_f×K个值，即为判决门限。

有益效果：本发明的一种基于线性合并的DTMB信号频谱感知方法，不需要知道初始相位将不同符号间隔的相关系数进行线性合并，极大的改善信号的检测性能，降低算法的复杂度。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明中针对不容符号间隔所得的性能对比图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案结合附图进行详细说明。

如图1所示，首先，频谱感知装置接收待感知频段上的无线信号，在对接收信号进行采样滤波后，根据公式(1)计算信号的相关系数；然后对不同符号间隔的相关系数进行线性合并，并对结果求模值；接着频谱感知装置计算判决变量T，当判决变量大于预先设定的门限，则判定该频谱上有授权信号存在，当判决变量小于预先设定的门限，则判定没有授权用户，即该频谱空闲。例如，可以假设一个固定相位模式的DTMB系统所包含的符号数为M，帧头信号的长度为595，帧头采用相同的PN序列，然后将不同符号间隔的符号进行相关计算，并进行线性合并，对结果求模值，利用模值构造判决变量T，将T与判决门限比较，判断频谱是否空闲。

本发明的具体算法描述如下：

令x_m[n]表示接收信号的第m个符号，x_l[n]表示接收信号的第l个符号，将第l个和第m个符号进行相关，得到相关系数：

$R(l,m)=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}_m\[n\]{x^{*}}_l\[n\],---\left(1\right)$

其中，运算符号*表示求共轭，N是符号长度；

将相关系数累加，得到时域信号互相关(TDSC)函数：

将v作为变量，对C(v)进行线性合并，得到

计算判决变量当T大于预先设定的判决门限，则判定该频谱上有授权信号存在，当T小于预先设定的门限，则判定没有授权信号，即该频谱空闲。

其中，v＝l-m是进行互相关的DTMB符号间距，这里S_v是参与互相关计算的信号数目，a_v是合并系数，适当的取值可以使检测概率最大化，可以设定a_v为1。而判决门限可以根据所要求的虚警概率通过如下的仿真方法得到。

(1)产生高斯随机噪声，并按照DTMB帧结构截取与待检测信号长度相同的噪声序列，即得到噪声序列和

(2)根据上述感知方法计算仅存在噪声时的T。

同样条件下，重复(1)和(2)K次。对所有得到的T从大到小排序。假设预先设定的虚警概率为P_f，在已排序的序列中，取第P_f×K个值，即为判决门限。

如图2所示，以固定相位的DTMB信号的频谱感知为例，通过仿真得到判决门限，进而得到不同符号间隔的检测性能，从图中可以看出，随着符号间隔的增大，检测性能逐步提升。

在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (1)

1.一种基于线性合并的DTMB信号频谱感知方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)使用频谱感知装置接收待感知频段上的无线信号，对所接收的接收信号进行采样滤波，计算接收信号的相关系数：

$R(l,m)=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}_m\[n\]{x^{*}}_l\[n\]---\left(1\right)$

其中，x_m[n]表示接收信号的第m个符号，x_l[n]表示接收信号的第l个符号，将第l个和第m个符号进行相关，得到相关系数，运算符号*表示求共轭，N是符号长度；

2)将步骤1)中所得的不同符号间隔的相关系数累加，得到时域信号互相关函数：

$C\left(v\right)=\frac{1}{S_v}\underset{m-l=v}{\Σ}R(l,m)$

其中，R(l,m)是指接收信号的相关系数，C(v)即为所求时域信号互相关函数，S_v是参与互相关计算的信号数目，ν＝m-l是指进行互相关的DTMB符号间距；

3)将步骤2)中的ν作为变量，对C(v)进行线性叠加，得到

4)计算判决变量当T大于预先设定的判决门限，则判定该频谱上有授权信号存在，当T小于预先设定的判决门限，则判定没有授权信号，即该频谱空闲，其中a_v是合并系数；

上述判决门限根据所要求的虚警概率通过如下的仿真方法得到：

(1)产生高斯随机噪声，并按照DTMB帧结构截取与待检测信号长度相同的噪声序列，即得到噪声序列和

(2)根据上述感知方法计算仅存在噪声时的T；

同样条件下，重复(1)和(2)K次，对所有得到的T从大到小排序，假设预先设定的虚警概率为P_f，在已排序的序列中，取第P_f×K个值，即为判决门限。