应用多抽头谱估计和小波变换的宽带频谱感知方法-论文.pdf

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1、总第242期舰船电子工程Vo1．34No．82014年第8期ShipElectronicEngineering41应用多抽头谱估计和小波变换的宽带频谱感知方法朱永建(海军驻苏州地区通信军事代表室苏州215101)摘要宽带频谱感知是认知无线电的一项关键技术。论文研究了应用多抽头谱估计和小波变换的宽带频谱感知方法，对该方法性能进行了仿真分析。结果表明，多抽头谱估计要优于周期图谱估计，应用多抽头谱估计和多尺度小波积能够准确找到主用户信号频率边界，从而得到频谱空穴。关键词认知无线电；频谱感知；小波变换；多抽头谱估计中图分类号TN92DOI：10．3969／j．issn1672—9730．20

2、14．08．012WidebandSpectrumSensingUsingMulti-taperSpectralEstimationandWaveletTransformZHUYongjian(NavyRepresentativeOfficeofCommunicationinSuzhou，Suzhou215101)AbstractWidebandspectrumsensingplaysanimportantroleincognitiveradio．Awidebandspectrumsensingmethodusingmulti-taperspectralestimationandwa

3、velettransformisstudiedinthispaper．Simulationsaredonetoevaluatetheper—formaneeofthismethod．Resultsshowthatmulti—taperspectralestimationperformsbetterthanperiodgrammethod．Usingmulti-taperspectralestimationandmultiscalewaveletproductcanfindthesubbandedgeofprimaryusercorrectly．KeyWordscognitiverad

4、io，spectrumsensing，wavelettrans{orm，multi-taperspectralestimationClassNumberTN92真分析了该方法的性能。相对于周期图估计功率1引言谱再利用小波变换的方法，本文方法具有更好的性当前静态频谱分配政策导致了频谱平均利用能。率低下的问题，认知无线电是一项有望解决该问题2多抽头谱估计的智能无线通信技术。频谱感知[】]是认知无线电的一项关键技术，其目的在于寻找当前未被主用户周期图谱估计是一种常用的非参数功率谱估占用的频谱空穴，供认知无线电使用，因此其需要计方法，给定时间序列z(咒)，一0，1，⋯，N一1，周在很宽频段内

5、进行搜索，即宽带频谱感知。针对宽期图采用式(1)对功率谱进行估计：带频谱感知问题，目前研究人员已进行了大量研§(厂)一1i)exp(～j2nfn)2(1)究，提出了一些频谱感知方法_2]。这些方法可以归纳为两种实现途径，一种是将感知频段划分成多个为降低估计方差，还可采用如下平均周期图估窄带，然后对各个窄带进行判决，这种方法感知时计：间过长。另一种途径是针对宽带采样后的信号，估§(厂)一一1∑l∑L-1x(1+kL)exp(一j27rfZ)1。计各个主用户信号子带的边界，从而得到频谱空’k=OZ—O穴。本文采用后一种途径，提出了一种应用多抽头(2)谱估计和小波变换相结合的宽带频谱感知方

6、法，仿其中N／L为将()顺序均匀划分的分段数，每段收稿日期：2014年2月3日，修回日期：2014年3月27日作者简介：朱永建，男，高级工程师，研究方向：海军舰船通信技术。42朱永建：应用多抽头谱估计和小波变换的宽带频谱感知方法总第242期包含L个数据，段与段之间不重叠。优化过程，得到如下权重公式：在实际中，周期图法可以用FFT实现，由于其(厂)一Jj+~s(f)(7)实现简单，周期图法获得了广泛的应用。但是不可)E[B避免地存在缺陷，即无法解决估计偏差与方差的矛其中，s(厂)为真实功率谱，B(_厂)为第是个特征谱盾。那么，如何才能通过减少加窗引入的信息丢失的宽带偏差，E[·]表示求

7、均值，并且具有如下关来解决该矛盾?答案即为采用多个正交抽头(窗)，系：即为多抽头谱估计方法_3](multi—taperspectrumEEB(厂)](1一)(8)estimation，MTsE)的核心思想。多抽头谱估计使其中，为方差：用的窗为Slepian序列，有时也被称为离散扁长球一∑Ix(n)l(9)面小波函数l4]。Slepian序列的重要特征在于有限为采用式(7)计算d(厂)，需要知道真实功率点数约束下它们的Fourier变换在带宽2W内具有谱s