1.一种基于频谱特征的宽带频谱感知方法,其特征在于,所述方法采用瑞利衰落信道模型,将主用户的频谱特征当做唯一的先验条件,通过比较接收信号的功率谱密度与主用户的频谱信息,求出信号功率值和频谱占用情况;
所述方法首先建立基于瑞利衰落信道的信号传输模型,其次根据主用户和接收信号的自相关函数建立函数关系,然后对信号进行压缩采样,再利用基于频谱特征的压缩感知技术,采用相关匹配策略,通过保证残差自相关函数的半正定特性,利用l1-最小化公式推导出算法中的权值表示,最后利用加权正交匹配追踪(Weighted Orthogonal Matching Pursuit,WOMP)算法识别主用户占用的频谱,估计对应的功率值水平。
2.根据权利要求1所述的一种基于频谱特征的宽带频谱感知方法,其特征在于,所述方法建立基于瑞利衰落信道的信号传输模型包括:无线信号经过单径瑞利衰落及加性高斯白噪声(additive white gaussian noise,AWGN)的干扰,到达接收机,设置如下参数:x(t)是发送信号;α(t)是无线信道的衰落因子;为导致的传输损耗;ζ(t)为瑞利衰落随机过程;n(t)为加性高斯白噪声;i(t)为干扰。
3.根据权利要求1所述的一种基于频谱特征的宽带频谱感知方法,其特征在于,所述方法接收信号经过多陪集采样后自相关函数模型,包括:设 表示主用户可能的频率位置的集合,并且令 表示能包含 的网格,γi(τ)和γn(τ)分别表示干扰和噪声的自相关函数,p(ωm)是对应于主要用户的的发射功率,γcm(τ,ωm)表示参考信号xc(t)在载波频率ωm处的参考自相关函数,定义稀疏向量p为检测函数的输出,零值直接表明在ω处不存在主用户,非零值直接表明在ω处主用户存在;
所述方法对通过瑞利信道后的信号y(t)进行压缩采样,采用的是多陪集(Multi-coset,MC)采样:给定接收的多频带信号y(t),在一定时刻ti(n)得到MC采样样本,其中L>0是适当的整数,i=1,2...,k,n∈Z,集合{ci}包含从{0,1...,L-1}中选择的k个不同的整数,注意到MC采样过程被等效为经典的以块的形式进行奈奎斯特采样,从每块的L个样本中周期性保留k个样本,未丢弃的样本由集合{ci}指定,每个序列的周期等于LT;
所述方法将zf看做y(t)中均匀奈奎斯特采样样本的第f块,每块长度为L,多陪集采样后的总的样本数据可用Y表示,总块数为Nf,为了将采集的样本与原始奈奎斯特采样信号相关联,令yf表示每块的采样样本,每块有k个非均匀样本,Φ∈Ck×L是一个矩阵,它的作用是从zf中非均匀选择k个样本,Φ通过对单位矩阵IL非均匀抽取k行实现。
4.根据权利要求1所述的一种基于频谱特征的宽带频谱感知方法,其特征在于,所述方法基于相关匹配的压缩频谱感知,包括:令{Ry(k)}表示奈奎斯特采样信号{y(n)}的相关性,Ry是维度为L×L的相关矩阵,将{xc(n)}定义为奈奎斯特采样候选信号,{Rc(k)}定义为{xc(n)}的相关函数,相关矩阵 表示采样样本相关性的平均值,基带参考自相关H是从主用户的频谱特征中抽取出来的,将纯音的自相关函数用e(ωm)e(ωm)给L×1
出,e(ωm)∈C 是频率转向向量,利用e(ωm)在感知频率ωm处形成的秩为1的矩阵对Rc调制,调制参考相关性Rcm(ωm)必须也以对信号同样的方法进行压缩,利用相同的采Ry样矩阵Φ。
5.根据权利要求4所述的一种基于频谱特征的宽带频谱感知方法,其特征在于:所述方法将自相关函数模型重写成稀疏表示,是k2×1维的向量,由 的列级联形成,列的级联由运算符vec()表示,B包含主信号的频谱信息,并被定义为diag(rc),其中rc是vec(Rc),矩阵S定义了扫频网格,过完备字典的稀疏表示由矩阵BS给出。
6.根据权利要求5所述的一种基于频谱特征的宽带频谱感知方法,其特征在于,所述稀疏表示为:
其中 是由 的列的级联形成的。
7.根据权利要求1所述的一种基于频谱特征的宽带频谱感知方法,其特征在于,所述方法包括重构算法,所述重构算法中权值的选择必须满足以下条件:
1)p必须是稀疏的;
2) 为半正定矩阵;
3)对稀疏向量施加稀疏约束;
对 进行特征分解后,对每个ωm选取最大特征值的倒数 作为功率值
的边界值,在稀疏约束求解中,求解出相对应的权值w。