2.1. 1. Энергетическое обнаружение
2. 1. 2. Обнаружение на основе согласованных фильтров
2. 1. 3. Цикло-стационарное обнаружение
2.1. 1 Энергетическое обнаружение
Используется, если вторичный пользователь не может собрать достаточное количество информации о сигнале первичного пользователя (PU). В данном случае оптимальный детектор - это детектор энергии, который также называют радиометром. Это обычный метод для обнаружения неизвестных сигналов.
Детектор энергии может быть реализован путем усреднения частотных участков быстрого преобразования Фурье (FFT), как показано на Рис. 2. 3.
Рис. 2. 3 - Обнаружение энергии
Блок-схема детектора энергии показана на рис.2. 4.
Рис.2. 4 - Реализация детектора энергии
Входной сигнал y (t) фильтруется полосовым фильтром (ПФ), чтобы ограничить помехи и выбрать полосу пропускания. Шум на выходе фильтра имеет ограниченную полосу частот и плоскую спектральную плотность. Далее действует детектор энергии, состоящий из устройства возведения в квадрат и интегратора конечного времени.
Выходной сигнал
от интегратора:
Выходной сигнал сравнивается с пороговым n для того, чтобы решить, присутствует сигнал, или нет. Порог устанавливается в соответствии с статистическими свойствами выходного сигнала , когда шум присутствует.
Вероятность обнаружения
и ложной тревоги
задаются
следующим образом:
Из приведенных выше функций следует, что низкое приведет к обнаружению отсутствия основного пользователя с высокой вероятностью увеличения помех, а высокое значение приведет к снижению использования спектра и увеличению количества пропущенных обнаружений.
Так как это легко осуществить, детектор энергии выявляет основного пользователя. Детектор энергии восприимчив к неопределенности в мощности шума, склонен к ложному обнаружению и срабатывает по непреднамеренным сигналам. Для улучшения точности детектора используются тоны пилот-сигнала от первичного передатчика.
Рис.2. 5 - Компромисс между пропущенным обнаружением и ложной
Тревогой
Простой детектор энергии плохо работает при скачкообразной перестройке частот сигналов с расширенным спектром. Канальный радиометр - это многоканальный приемник, который имеет несколько детекторов, объединяющих энергию в нескольких частотных диапазонах одновременно. Это особенно полезно при обнаружении скачкообразных частот расширенных сигналов. Анализ влияния частоты представлен на многоканальном радиометре. Предполагается, что сигнал для обнаружения использует медленное скачкообразное изменение частоты. В практической системе обнаружения сигнала мгновенная пропускная способность может быть ограничена. Центральная частота изменяется в зависимости от времени, чтобы покрыть более широкую полосу частот. Недостатком многоканального подхода радиометра по сравнению с простым детектором энергии является сложность устройства[12].
Преимущества и недостатки энергетического обнаружения
Выигрыш при обработке пропорционален размеру N БПФ (FFT) и времени усреднения T. Увеличение N улучшает частотное разрешение, которое облегчает обнаружение узкополосого сигнала. Кроме того, длительное время обычно снижает мощность шума, тем самым увеличивая отношение сигнал-шум. Есть несколько недостатков энергетических детекторов, которые могут мешать при их реализации. Во-первых, порог, используемый для первичного обнаружения пользователя очень восприимчив к неизвестным или изменяющимся уровням шума. Даже если пороговое значение адаптивно, наличие какого-либо вмешательства в полосе будет путать детектор энергии. Во-вторых, детектор энергии не может различать модулированные сигналы, шумы и помехи. Поскольку он не может распознать помехи, он не может извлечь выгоду из адаптивной обработки сигналов для подавления помех. Наконец, детектор энергии не работает с сигналами с расширенным спектром, так как для них характерны прямая последовательность и скачкообразная перестройка частоты сигналов, для которых должны быть разработаны более сложные алгоритмы обработки.