基于谱相关分析的频谱空洞检测方案

文章摘要：www.88dzw.com列长，N，如式(17): 由于周期图估计出的功率谱不够精细，分辨率较低，因此对周期图法进行修正，将信号序列分为n个不相重叠的小段，分别用周期图法估计，并将估计结果的平均值作为整段数据功率谱估计的结果。通过对功率谱密度函数的估计计算检测统计量，再与预先设定的门限值进行比较，判断是否可以使用该频段。 在仿真实验中,假设授权用户为BPSK调制, fs为55 Hz, 并加入均值为0、方差为1的高斯白噪声。当采样点数分别为1 000和500时,采用蒙特卡罗方法进行仿真，仿真次数为500次，如图3所示。从图中可以看出检测概率随着信噪比的增大而增加，而且采样点数越多，检

基于谱相关分析的频谱空洞检测方案,标签：电路设计,http://www.88dzw.com

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列长，N，如式(17):

    由于周期图估计出的功率谱不够精细，分辨率较低，因此对周期图法进行修正，将信号序列分为n个不相重叠的小段，分别用周期图法估计，并将估计结果的平均值作为整段数据功率谱估计的结果。通过对功率谱密度函数的估计计算检测统计量，再与预先设定的门限值进行比较，判断是否可以使用该频段。

    在仿真实验中,假设授权用户为BPSK调制, fs为55 Hz, 并加入均值为0、方差为1的高斯白噪声。当采样点数分别为1 000和500时,采用蒙特卡罗方法进行仿真，仿真次数为500次，如图3所示。从图中可以看出检测概率随着信噪比的增大而增加，而且采样点数越多，检测概率性能越好。当N=1 000时，信噪比在-6 dB时的检测概率达到100%；而当采样点数为500时，在-2 dB检测概率达到100%。

    根据式(6)，可以得到在高斯白噪声背景下一般匹配滤波器检测概率与信噪比的关系，如图4所示。在信噪比-10 dB~10 dB范围内，根据Neyman-Pearson（NP）准则，虚警概率分别为0.1、0.3、0.5时，对单路主用户信号进行检测，从图4可以看出，在相同的信噪比条件下，虚警概率越大，检测概率越大。当虚警概率等于0.3时，在信噪比为10 dB时检测概率达到100%。但是较大的虚警概率容易造成频谱资源的浪费，所以必须控制在一定可以接受的范围之内，减少误报的可能。

    图5反映了在信噪比为-2 dB时,一般匹配滤波器和本文方法的检测性能，即ROC（Receiver Operating CharacteristIC）曲线。从图5可以看出，基于单循环频率循环相关匹配滤波器的检测方案，优于一般的匹配滤波器；同时，在相同虚警概率条件下，具有较高的检测概率。

    本文研究了认知无线电中的一般匹配滤波器频谱检测方法，根据NP准则，推导了在虚警概率一定时检测概率的公式。由于在信噪比较低时，难以达到理想的检测性能。所以本文在谱相关分析的基础上，运用循环相关匹配滤波器，采用单通道信号检测方法作为检测统计量，实施对频谱空洞的检测，并给出了具体的检测方案。其中选取Bartlett窗平均周期图法进行功率谱估计，并使用蒙特卡罗方法进行仿真，同时比较了匹配滤波器与本文方法的ROC曲线。仿真结果表明，本文的检测方案比一般的匹配滤波器检测性能好，特别是在低信噪比条件下，可以有效地完成对授权用户的检测。

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