1.一种降低Wi‑Fi无源感知系统带宽开销的方法,包括以下步骤:步骤一:位于无源感知区域的发射端TX向接收端RX发送导频信号,接收端RX根据接收到的导频信号估计信道状态信息矩阵H={h(1),h(2),…,h(i),…},其中, 表示接收端RX第i次采样获得的CSI矩阵,Nr表示接收端天线数量,Nc表示子载波数量。
步骤二:接收端RX利用信道状态信息矩阵H中的前K个列矢量初始化稀疏字典D,即D={h(1),h(2),…,h(K)},并从信道状态信息矩阵H中选取用于稀疏字典训练的CSI矢量集HW,其中,K=2NcNr, I2P是维度为2P×2P的单位阵,P为发射端TX的发包速率且P>NrNc,O为零矩阵,此时求解矩阵HW在稀疏字典D下的稀疏表示系数X,即:
2P×1
其中,X={x(1),x(2),…,x(2P)},x(i)∈R 为h(i)在稀疏字典D下的稀疏表示系数,S设为 在D已知的情况下,每次选取HW中的一列h(i),通过正交匹配跟踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法求得x(i),直到整个稀疏系数矩阵X被求出。
步骤三:通过步骤二求出稀疏系数矩阵X后,对当前的稀疏字典矩阵D进行更新,此时的优化模型为:
在稀疏字典矩阵D的更新过程中,逐列更新D中的每一列d(k)和其对应的稀疏系数矢量x(k),具体的求解过程如下,假设要更新稀疏字典矩阵D的第k列d(k):T T
其中, (·) 代表矢量转置,将行矢量x(k)中不为0的列序号ckT
记录下来,同时取出x(k) 中不为0的元素构成新的 然后利用列序号ck取出Sk中相应位置的列矢量构成新的 此时对 进行奇异值分解:将最大奇异值σmax对应的左奇异矩阵中的列矢量umax赋值给d(k),而最大奇异值σmax与其对应的右奇异矩阵列矢量vmax的乘积赋值给 即:d(k)=umax
T
然后,利用ck将 对应地更新到x(k)中。
步骤四:当 进入步骤五,否则不断重复步骤二和步骤三,其中,ε为收敛阈‑6
值,一般设为10 ;
步骤五:接收端RX将步骤四获得的稀疏字典矩阵D传输给服务器,同时,服务器和接收端RX生成相同的高斯采样矩阵Φ,其中, Φ中的每个元素然后,接收端RX将压缩后的低维度矩阵HΦ=ΦH传输给服务器。
步骤六:服务器获得了测度矩阵A=ΦD和压缩后的低维度矩阵HΦ后,便可以利用OMP算法重构原始的高维度信道状态信息矩阵 进而进行感知处理。
2.根据权利要求1所述的一种降低Wi‑Fi无源感知系统带宽开销的方法,所述步骤二,通过OMP算法计算信道状态信息矩阵在稀疏字典下的稀疏表示系数,包括以下步骤:步骤二:接收端RX利用信道状态信息矩阵H中的前K个列矢量初始化稀疏字典D,即D={h(1),h(2),…,h(K)},并从信道状态信息矩阵H中选取用于稀疏字典训练的CSI矢量集HW,其中,K=2NcNr, I2P是维度为2P×2P的单位阵,P为发射端TX的发包速率且P>NrNc,O为零矩阵,此时求解矩阵HW在稀疏字典D下的稀疏表示系数X,即:
2P×1
其中,X={x(1),x(2),…,x(2P)},x(i)∈R 为h(i)在稀疏字典D下的稀疏表示系数,S设为 在D已知的情况下,每次选取HW中的一列h(i),通过正交匹配跟踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法求得x(i),直到整个稀疏系数矩阵X被求出。
3.根据权利要求1所述的一种降低Wi‑Fi无源感知系统带宽开销的方法,所述步骤三,计算信道状态矩阵在稀疏系数下的稀疏字典,包括以下步骤:步骤三:通过步骤二求出稀疏系数矩阵X后,对当前的稀疏字典矩阵D进行更新,此时的优化模型为:
在稀疏字典矩阵D的更新过程中,逐列更新D中的每一列d(k)和其对应的稀疏系数矢量x(k),具体的求解过程如下,假设要更新稀疏字典矩阵D的第k列d(k):T T
其中, (·)代表矢量转置,将行矢量x(k) 中不为0的列序号ck记T
录下来,同时取出x(k) 中不为0的元素构成新的 然后利用列序号ck取出Sk中相应位置的列矢量构成新的 此时对 进行奇异值分解:将最大奇异值σmax对应的左奇异矩阵中的列矢量umax赋值给d(k),而最大奇异值σmax与其对应的右奇异矩阵列矢量vmax的乘积赋值给 即:d(k)=umax
T
然后,利用ck将 对应地更新到x(k)中。