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专利号: 2018106100622
申请人: 四川理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全双工频谱检测系统,其特征在于,所述系统包括:次用户发射机、次用户接收机、主用户发射机、以及信号处理设备;

其中,所述主用户发射机具有至少一个用于发送主用户信号的发射天线;次用户发射机具有位于同一位置的至少一个发射天线和至少一个接收天线,其中发射天线用于发送次用户信号,接收天线用于接收第一混合信号;次用户接收机具有至少一个接收天线以接收主用户信号并监测主用户的活动情况;信号处理设备与发射机和接收机连接,用于根据次用户信号对第一混合信号进行频谱识别处理以分离出主用户信号。

2.一种全双工频谱检测方法,其特征在于,所述方法包括:

在与发送次信号相同的位置处接收第一混合信号;

基于次用户信号和第一混合信号获取第二混合信号;基于主用户信号和次用户信号的统计独立性,计算第一、第二混合信号的分离矩阵以及分离信号;

根据已知的次用户信号,与分离信号进行相关分析,识别出次用户信号;根据通信调制信号的非高斯属性特性,进行模值判决以实现主信号识别。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:将第一混合信号x(n)的数学模型描述为:x(n)=hs(n)+gz(n)+w(n);其中,s(n)表示主用户信号,z(n)表示次用户信号,w(n)表示加性高斯白噪声,h和g表示信道参数因子;

将次用户信号z(n)作为已知的特征信号或指导信号的进行加权,将其注入到第一混合信号x(n),从而得到第二个混合信号xp(n):xp(n)=k1x(n)+k2z(n),其中,k1,k2是任意选定的常量;

带入第一混合信号x(n)的数学模型,且不考虑噪声,以将第一、第二混合信号分别表示为:其中,a1=k1h,a2=k1g+k2。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:将第一、第二混合信号通过矩阵形式表示为矩阵X=AS;其中, 对矩阵X进行白化处理;通过高阶累积量计算矩阵X的正交矩阵以实现独立分量处理。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述白化处理包括:对第一、第二混合信号进行零均值处理,表示为: 其中,E(·)表示期望运算符;

进行协方差计算: 其中,D、U分别是协方差矩阵 的对角特征

值矩阵和特征向量;

使协方差矩阵 变为单位矩阵I, 其中,W是能够使矩阵Z

具有单位方差的白化矩阵,W=D-1/2UT;白化后的信号

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:通过四阶累积量来建立联合对角化模型以求正交矩阵;将白化后的信号表示为矩阵Z=[Z1,Z2,...,ZP]T,Z的四阶累积量矩阵表示为F(M),且 其中,mkl是P×P维矩阵M的元素,cum(·)是累积量运算符;累积量张量的特征值矩阵定义为F(M)=λM,其中,λ=κ4(Zm)是白化信号的峭度,是一个标量值。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:使Z=WAS=VTS;设定Vp,p=1,...,P表示V的列向量,M矩阵选取为 M矩阵的第(k,l)个元素表T示为mkl=VpkVpl,并且将F(M)表示为F(M)=VΛ(M)V,得到取不同的Mi,i=1,...,N矩阵,以

使矩阵VF(Mi)VT尽可能对角化,描述为联合对角化代价函数

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:采用联合对角化算法,得到最小化联合对角化代价函数的分离矩阵V,进而实现混合信号的分离以获得分离信号Y。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:根据式计算相关系数ξ,当相关系数大于预设的阈值时,识别出次用户信号。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:建立四阶累计量的模值判决标准,使|cum(y,y,y,y)|=|κ4(y)|,当分离信号的四阶累计量的模值|κ4(y)|≈0时,主用户未出现;当分离信号的四阶累计量的模值|κ4(y)|>0时,确定主用户出现。