基于自相關矩陣重構的壓縮頻譜感知方法技術

本發明專利技術提出了一種基于自相關矩陣重構的壓縮頻譜感知方法，主要解決現有感知算法采樣速率高和計算開銷過大的問題。其實現方法是：次級用戶對頻譜環境利用壓縮感知獲得觀測序列，并利用觀測序列的自相關矩陣重構出奈奎斯特采樣序列的自相關向量，以此得到奈奎斯特采樣的自相關矩陣估計值；之后采用多信號分類MUSIC算法，根據自相關矩陣估計值的特征值得到被占用信道數目的估計值；根據特征值和占用信道數目的估計值構造特征譜，并根據各個信道上特征對應譜幅值相加所得和值，判斷出各個被占用信道的標號。本發明專利技術能夠降低次級用戶接收機的采樣速率，重構端算法復雜度低，可用于認知無線電系統中快速判斷頻譜占用情況。

【技術實現步驟摘要】

【技術保護點】
一種基于自相關矩陣重構的壓縮頻譜感知方法，包括如下步驟：（1）次級用戶對頻域稀疏的寬帶模擬信號進行壓縮采樣：（1a）次級用戶利用數模轉換器ADC對模擬信號進行奈奎斯特采樣，得到N×1維采樣序列x[k]，其中k取正整數，N表示模擬信號頻段上的信道總數；（1b）生成M×N維觀測矩陣Φ，并利用觀測矩陣Φ對采樣序列x[k]進行壓縮采樣，得到M×1維觀測序列y[k]，其中觀測矩陣Φ是一個高斯隨機矩陣，2N-1<M<N;（2）估計觀測序列y[k]的自相關矩陣Ry，并對該自相關矩陣Ry做向量化處理，得到M2×1維向量vec(Ry)；（3）利用步驟（1）中的觀測矩陣Φ，構造重構矩陣Θ；（4）估計采樣序列x[k]的自相關矩陣Rx：（4a）根據步驟（2）中的向量vec(Ry)和步驟（3）中的重構矩陣Θ，通過最小二乘法求解關于rx的方程：vec(Ry)＝Θrx，得到最小二乘解作為自相關向量rx的估計值，其中，rx表示由采樣序列x[k]的自相關矩陣Rx第一行和第一列的元素構成的(2N?1)×1維向量；（4b）將上述排列成Toeplitz矩陣得到將作為自相關矩陣Rx的估計值；（5）根據自相關矩陣Rx的估計值判定授權用戶占用的信道數目和標號：（5a）對所述進行特征值分解，得到降序排列的特征值λ1≥λ2≥...≥λN和對應的特征向量u1,u2,...,uN；（5b）根據上述N個特征值，找到其中明顯大于其他特征值的K個特征值，將K作為授權用戶占用信道數目的判定結果；（5c）利用上述最小的N?K個特征值對應的特征向量，構造噪聲子空間特征矩陣G＝[uK+1,uK+2,...,uN]；（5d）構造頻率矩陣A:其中L表示特征譜的分辨率，L＝QN，其中Q表示在每個信道上特征譜的幅值數目，l＝1,2,...,L是歸一化的角頻率；（5e）利用上述頻率矩陣A和噪聲子空間特征矩陣G，計算采樣序列x[k]的特征譜；（5f）將N個信道中每個信道對應的特征譜的幅值相加求和，選擇和值中較大的K個，將這K個值對應的標號作為占用信道的標號。FDA00002452680800012.jpg,FDA00002452680800013.jpg,FDA00002452680800014.jpg,FDA00002452680800015.jpg,FDA00002452680800016.jpg,FDA00002452680800017.jpg,FDA00002452680800021.jpg,FDA00002452680800022.jpg...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙林靖，文璐，李釗，張文柱，劉勤，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：