频谱基于小波变换的宽带频谱感知方法

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基于小波变换的宽带频谱感知方法

赵树峰周韵芬王丽明

赵树峰周韵芬王丽明中国联合网络通信有限公司济宁市分公司山东济宁

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摘要宽带频谱感知是认知无线电的一项关键技术。给出了宽带频谱感知问题模型讨论了基于小波变换的宽带频谱感知方法并对各种方法性能进行了仿真比较。结果表明采用小波变换一阶导数以及小波变换一阶导数积确定边界的方法比较适合功率谱密度边界突变明显的情况而在功率谱密度边界突变不明显的情况下多尺度小波积具有更好的性能。

关键词认知无线电频谱感知小波变换

一、引言

认知无线电[1]是一项有望解决当前无线频谱利用率低下和不平衡局面的智能无线通信技术。 由于认知无线电是以次用户的方式使用主用户当前未使用的频谱空穴 因此为了保证不对主用户造成有害干扰认知无线电在通信前和通信过程中必须实时检测无线频谱找到可供其利用的频谱空穴此即为频谱感知问题。

目前研究人员已对频谱感知进行了大量研究提出了一些频谱感知方法

[2] 。大多数频谱感知方法都是针对主用户进行检测的二元判决问题[3] 可以看成对单个信号进行检测的窄带模型。然而频谱感知问题本质上是宽带的[4] 。一种简单的宽带频谱感知就是将感知频段划分成多个窄带然后对各个窄带进行二元检测这种方法可能导致感知时间过长而且如何划分频段也是一个问题。另一种方法是针对宽带采样后的信号估计得到各个信号或噪声子带的边界从而得到频谱空穴。本文针对后一种实现途径给出问题模型讨论基于小波变换的宽带频谱感知方法仿真比较方法性能。

二、 问题模型

假设认知无线电需感知的频段为[f0 f M] 带宽为B。假设所接收到的信号包含M个子带顺序分布在[f0 f M]内各个子带的边界为f0 f 1 … f M按从小到大顺序排列。各个子带的宽度可能不相等子带之间存在明显的不连续性。认知无线电宽带频谱感知的目的即为判断哪些子带被主用户占用哪些子带为频谱空穴其核心问题是确定各个子带的边界{fn}只要确定了各个子带的边界就可以估计子带的平均功率谱然后通过与特定的门限进行比较从而判决是否是频谱空穴。

三、基于小波变换的宽带频谱感知

1、功率谱密度的小波变换