[发明专利]基于认知无线电的频谱感知装置、方法、程序

权利要求书

1.一种基于认知无线电的频谱感知装置，包括：

采样单元，其被配置成针对通过至少一个次用户的R根天线所接收到的来自主用户的信号，利用基于压缩感知的低于奈奎斯特速率的采样速率进行采样，其中R为大于1的自然数；

恢复单元，其被配置成将通过所述采样单元所得到采样信号恢复成奈奎斯特速率的采样信号；以及

频谱检测单元，其被配置成对通过所述恢复单元所恢复得到的信号进行频谱检测，以便得到关于在所述主用户可使用的频谱中空闲频谱的分布情况。

2.如权利要求1所述的基于认知无线电的频谱感知装置，其中

所述采样单元包括：

合并子单元，其被配置成对通过所述R根天线接收到的来自主用户的信号按照预定的合并方式合并为一路信号；以及

第一采样子单元，其被配置成对通过所述合并单元所合并的信号进行低于奈奎斯特速率的采样。

3.如权利要求2所述的基于认知无线电的频谱感知装置，其中，所述预定的合并方式是以下中的任意一种：等增益合并，最大比合并，选择合并。

4.如权利要求1所述的基于认知无线电的频谱感知系统，其中

所述采样单元包括：

多个第二采样子单元，其中的每一个第二采样子单元被配置成对通过所述R根天线中相应的一根天线所接收到的来自主用户的信号分别进行采样。

5.如权利要求4所述的基于认知无线电的频谱感知装置，其中

所述多个第二采样子单元中的每一个被配置成分别进行如下的采样操作：

确定所述第二采样单元将要采用的并行采样支路数m，并在每个支路产生服从伯努利分布或者服从高斯分布的随机变化的序列p_c(t)，其中m是大于1的正整数；

对于每一支路，将所述随机变化的序列p_c(t)通过扩序调制的方式调制为随机变化的序列p’_c(t)，使得由针对所有m个支路进行扩序调制而得到的随机变化的序列所组成的测量矩阵满足任意2K列线性无关的条件，其中随机变化的序列p’_c(t)中元素的数量大于随机变化的序列p_c(t)中元素的数量，且K为正整数；

将从所述R根天线中相应的一根天线所接收的主用户的信号x(t)与为每一个支路确定的随机序列p’_c(t)相乘；

将相乘得到的序列通过具有预定截止频率的低通滤波器；以及

将通过低通滤波器的信号按照所述预定截止频率的两倍的速率进行采样，得到与所述相应的一根天线相关的并行的m路采样信号。

6.如权利要求4或5中任一项所述的基于认知无线电的频谱感知装置，其中

所述恢复单元包括：

天线选择子单元，其被配置成根据所述R根天线对应的通信信道的状态信息，从所述R根天线中选出信道状况最好的第j天线，或者在无法获知所述R根天线的通信信道的状态信息的情况下从R根天线中任选出第j天线；

非零元素确定子单元，其被配置成对所述第j天线上的信号进行恢复，以便获得该天线上的接收信号的非零元素的位置信息和幅值信息；以及

信号恢复子单元，其被配置成根据所述非零元素确定子单元确定的非零元素的信息得到所述R根天线中除了第j天线以外的天线上的非零元素的位置信息，以便将通过所述采样单元从所述R根天线采样得到的采样信号恢复成奈奎斯特速率的采样信号。

7.如权利要求6所述的基于认知无线电的频谱感知装置，其中，所述信号恢复子单元被配置成通过如下操作将采样信号恢复成奈奎斯特速率的采样信号：确定所述采样单元在进行采样时使用的随机测量矩阵A中与各天线中非零元素位置相对应的位置的列；使所确定的随机测量矩阵A的各列形成矩阵As；根据矩阵As采用最小二乘法或者利用矩阵As的伪逆，将所述采样信号恢复为奈奎斯特速率的采样信号。