LTE230MHz电力无线专网的频谱空洞感知技术

杨 眉

(南方电网海南数字电网研究院有限公司，海口 570203)

0 引言

正交频分复用(OFDM)与频谱感知是LTE230系统的两项关键技术[1]。OFDM能够有效提高频谱效率和系统容量，同时还能抵抗多径干扰，是一种优秀的物理层传输技术[2]。针对OFDM信号的存在性检测属于二元检测问题，传统的算法主要有匹配滤波器检测、能量检测(energy detection,ED)、循环平稳性检测[3]。由于在实际环境中，待检测信号特征、噪声功率、信道特性等先验信息未知，所以基于协方差矩阵的盲频谱检测器应用更为广泛，如CAV检测器、MME检测器、BOC检测器等。

在频谱空洞检测方面，针对边缘检测问题，文献[4]提出了一种利用小波变换实现噪声功率估计，并根据噪声功率的估计进行能量检测的算法。文献[5]提出了基于能量检测的边界检测算法和单级尺度小波变换的频谱边界检测算法。能量检测算法复杂度较低，易于实现，但需要知道噪声方差，同时低信噪比(signal noise ratio,SNR)下性能较差；而单级尺度的小波分解边界检测算法对噪声十分敏感，导致检测性能不理想。文献[6]将该方法用于频谱空洞检测中，但只利用多级小波分解系数累积方法对频谱空洞检测进行了定性分析，同时该方法未考虑载波频偏对OFDM信号频谱和小波分解系数的影响，致使性能受限。

针对以上问题，为提高LTE230MHz电力无线专网频谱利用率，本文提出了一种存在载波频偏的OFDM系统频谱空洞感知技术。首先构建接收信号协方差矩阵，通过最小化其非对角线元素的能量，估计并消除载波频偏；……