CN107995629A - 一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法 - Google Patents

一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107995629A
CN107995629A CN201711368265.7A CN201711368265A CN107995629A CN 107995629 A CN107995629 A CN 107995629A CN 201711368265 A CN201711368265 A CN 201711368265A CN 107995629 A CN107995629 A CN 107995629A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mrow
msub
signal
frequency spectrum
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711368265.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黎海涛
吴晓媛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201711368265.7A priority Critical patent/CN107995629A/zh
Publication of CN107995629A publication Critical patent/CN107995629A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/345—Interference values
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/382—Monitoring; Testing of propagation channels for resource allocation, admission control or handover

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明提供一种认知抗干扰通信***的频谱感知方法，首先计算一个频带内个接收信号样本的平均能量，然后与初始阈值比较，根据比较结果重新设定新的判决阈值；若接收信号的能量大于新阈值，则判定该频道被干扰，反之判定该频道内无干扰。本发明通过设置自适应判决阈值，有效解决了时变信道中固定阈值的能量检查不能准确频谱感知的问题，有效提高了感知精度。

Description

一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法
技术领域
本发明属于认知无线通信领域，尤其涉及一种认知抗干扰通信***的频谱感知方法。
背景技术
目前军事通信***中，扩频技术是应用最为广泛的抗干扰技术。扩频抗干扰技术通常采用直扩(DS)和跳频(FH)两种方式，其抗干扰原理是把信号在频域进行扩展，降低信号功率密度，使目标信号掩藏在干扰信号和噪声中，从而避免被敌方截获来实现抗干扰。
随着灵巧式网络对抗、协同干扰等各种新型电子攻击模式和技术的不断发展，军事通信电台的抗干扰能力面临更严俊的挑战，传统的被动式扩频抗干扰技术已无法适应强对抗条件下的数据传输的高可靠要求。
为了更好地提升抗干扰通信***性能，近年提出了基于认知无线电(CR)的认知抗干扰技术，其是智能通信思想在抗干扰领域的应用，即能够感知、理解电磁干扰环境并利用机器学习技术进行决策，进而智能地选择最佳抗干扰方式，大大提高***的抗干扰能力和频谱利用率，实现高效可靠的抗干扰通信。
同时收发认知抗干扰的关键在于CR能够准确频谱感知以确定可使用的频率信道。传统基于能量检测(ED)的频谱感知方法无需信号的先验知识而获得广泛应用，其原理是计算一个频带M个接收信号样本的平均能量，然后与预先设定阈值λ比较，若接收信号平均能量值大于λ，则判定该频带内存在干扰；反之，判定该频带内无干扰。但在低信噪比的环境中，干扰信号往往被噪声信号淹没，大大降低了感知性能。为了适应战场恶劣通信环境，本项目提出自适应阈值能量检测(A-ED)的频谱感知算法，以提高CR***频谱感知能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是时变信道环境下传统固定阈值的能量检测频谱感知方法性能较低的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种认知抗干扰通信***的频谱感知方法，包括以下步骤：
步骤1：根据CR电台频谱感知性能设定初始判决阈值λ0；
步骤2：根据认知无线电台接收信号经AD量化后的M个样本，计算出接收信号yk的平均能量Tα；
步骤3：估计出第k个信号样本中的噪声功率
步骤4：计算出自适应阈值比例因子
步骤5：比较接收信号平均能量Tα与初始阈值λ0，若Tα≥λ0则设定新阈值为λ0/ρ；若Tα＜λ0则设定新判决阈值为ρλ0；
步骤6：根据重新设定的判决阈值λnew和接收信号的能量进行判决，若接收信号的能量大于λnew，则判定该频带已被占用；反之，判定该频带可被使用。
作为优选，步骤2的计算公式为：
其中，Re(g)、Im(g)表示复数变量(g)的实部和虚部。
作为优选，步骤3的计算式为：
其中，py为接收信号样本功率，px为发送信号样本功率。
本发明通过设置自适应判决阈值，有效解决了时变信道中固定阈值的能量检查不能准确频谱感知的问题，有效提高了感知精度。
附图说明
图1为本发明所涉及方法的原理图；
图2为本发明所涉及方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施步骤对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种认知抗干扰通信***的频谱感知方法，先计算一个频带M个接收信号样本的平均能量Tα，然后与初始阈值λ0比较，根据比较结果重新设定新的判决阈值λnew；若接收信号的能量大于λnew，则判定该频道被干扰，反之判定该频道内无干扰。
如图2所示，本发明提供频谱感知方法为自适应阈值能量检测(A-ED)的频谱感知方法，具体实现步骤如下：
步骤1：根据CR电台频谱感知性能设定初始判决阈值λ0；
步骤2：根据认知无线电台接收信号经AD量化后的M个样本，计算出接收信号yk的平均能量Tα，其计算公式为
式中Re(g)、Im(g)表示复数变量(g)的实部和虚部。
步骤3：估计出第k个信号样本中的噪声功率其计算式为
这里py为接收信号样本功率，px为发送信号样本功率。
步骤4：计算出自适应阈值比例因子
步骤5：比较接收信号平均能量Tα与初始阈值λ0，若Tα≥λ0则设定新阈值为λ0/ρ；若Tα＜λ0则设定新判决阈值为ρλ0；
步骤6：根据重新设定的判决阈值λnew和接收信号的能量进行判决，若接收信号的能量大于λnew，则判定该频带已被占用；反之，判定该频带可被使用。
实施例1：
步骤1：根据CR电台频谱感知性能设定初始判决阈值λ0＝1.5；
步骤2：根据认知无线电台接收信号经AD量化后的5个样本，计算出接收信号的平均能量2.0；
步骤3：估计出第k个信号样本中的噪声功率0.2；
步骤4：计算出自适应阈值比例因子ρ＝0.9；
步骤5：比较接收信号平均能力Tα(2.0)与初始阈值λ0(1.5)，若Tα≥λ0则设定新阈值为λ0/ρ＝1.67；
步骤6：根据重新设定的判决阈值λnew(1.67)和接收信号的能量进行判决，若接收信号的能量大于λnew，则判定该频带已被占用；反之，判定该频带可被使用。

Claims (3)

1.一种认知抗干扰通信***的频谱感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据CR电台频谱感知性能设定初始判决阈值λ0；
步骤2：根据认知无线电台接收信号经AD量化后的M个样本，计算出接收信号yk的平均能量Tα；
步骤3：估计出第k个信号样本中的噪声功率
步骤4：计算出自适应阈值比例因子
步骤5：比较接收信号平均能量Tα与初始阈值λ0，若Tα≥λ0则设定新阈值为λ0/ρ；若Tα＜λ0则设定新判决阈值为ρλ0；
步骤6：根据重新设定的判决阈值λnew和接收信号的能量进行判决，若接收信号的能量大于λnew，则判定该频带已被占用；反之，判定该频带可被使用。
2.如权利要求1所述的认知抗干扰通信***的频谱感知方法，其特征在于，步骤2的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>M</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mo>|</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>k</mi> </msub> <msup> <mo>|</mo> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>M</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msup> <mrow> <mo>{</mo> <mi>Re</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>}</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>{</mo> <mi>Im</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>}</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>,</mo> </mrow>
其中，Re(g)、Im(g)表示复数变量(g)的实部和虚部。
3.如权利要求1所述的认知抗干扰通信***的频谱感知方法，其特征在于，步骤3的计算式为：
<mrow> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <msub> <mi>w</mi> <mi>k</mi> </msub> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>=</mo> <msub> <mi>p</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>p</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>,</mo> </mrow>
其中，py为接收信号样本功率，px为发送信号样本功率。
CN201711368265.7A 2017-12-18 2017-12-18 一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法 Pending CN107995629A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711368265.7A CN107995629A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711368265.7A CN107995629A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107995629A true CN107995629A (zh) 2018-05-04

Family

ID=62037833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711368265.7A Pending CN107995629A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107995629A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110122808A1 (en) * 2008-07-30 2011-05-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sensing and communication protocols for shared spectrum usage in a radio cognitive relay system
CN102362516A (zh) * 2009-03-25 2012-02-22 华为技术有限公司 无线通信***中基于概率的资源分配***和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110122808A1 (en) * 2008-07-30 2011-05-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sensing and communication protocols for shared spectrum usage in a radio cognitive relay system
CN102362516A (zh) * 2009-03-25 2012-02-22 华为技术有限公司 无线通信***中基于概率的资源分配***和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郗绣锦: "PISM-DSB通信***的研究与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *
钱一名: "航空数据链的认知抗干扰技术研究与FPGA实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Artificial neural network based spectrum sensing method for cognitive radio
CN103220052B (zh) 一种认知无线电中检测频谱空洞的方法
CN101521896B (zh) 认知无线电中的基于似然比的协同频谱感知方法
CN104780006A (zh) 基于最小错误概率准则的频谱检测器软融合方法
CN103338082A (zh) 一种基于“k秩”准则的双门限协作频谱感知方法
CN105025583A (zh) 基于能量与协方差检测的分步频谱感知方法
CN108322277A (zh) 一种基于协方差矩阵反特征值的频谱感知方法
CN105721083B (zh) 一种基于自相关能量的频谱检测方法
CN103888201B (zh) 一种利用空间分集的协作频谱感知方法
CN104253659B (zh) 一种频谱检测方法及其装置
CN103841566A (zh) 移动模型下存在恶意用户攻击的基于d-s证据理论的协作频谱感知方法
CN108494511A (zh) 一种基于绝对值累积的动态到达频谱感知方法
CN101471705B (zh) 具有环境适应性自动增益调整的传感网节点端
Kalambe et al. Performance evolution of energy detection spectrum sensing technique used in cognitive radio
CN103780318A (zh) 一种动态双门限协作频谱感知方法
CN109600181B (zh) 一种用于多天线的频谱感知方法
CN107995629A (zh) 一种认知抗干扰无线通信***的频谱感知方法
Qin et al. Adaptive threshold for energy detector based on discrete wavelet packet transform
CN104022839B (zh) 一种应用于合作频谱感知的信息融合判决方法
CN102148650B (zh) 基于检测率与虚警率加权合并的能量检测器的检测方法
Ghorbel et al. Exact performance of cooperative spectrum sensing for cognitive radios with quantized information under imperfect reporting channels
Spooner et al. A Signal-Processing Perspective on Signal-Statistics Exploitation in Cognitive Radio.
CN105337676B (zh) 移动场景中软判决协作频谱感知数据融合方法
CN102946368B (zh) 多径衰落信道下含有频偏和相偏的数字调制信号识别方法
Jeong et al. Channel sensing without quiet period for cognitive radio systems: A pilot cancellation approach

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180504