[发明专利]一种基于协方差矩阵反特征值的频谱感知方法

权利要求书

1.一种基于协方差矩阵反特征值的频谱感知方法，其特征在于该频谱感知方法的主要处理过程为：根据在当前的一个感知时隙内同时对所有接收天线接收到的信号进行采样得到的采样信号，计算协方差矩阵；然后对协方差矩阵进行特征分解，获得协方差矩阵的最大特征值、次大特征值、最小特征值和次小特征值；接着根据协方差矩阵的最大特征值和最小特征值，获得协方差矩阵的第一反特征值；并根据协方差矩阵的次大特征值和次小特征值，获得协方差矩阵的第二反特征值；再根据协方差矩阵的第一反特征值和第二反特征值，构建检验统计量；并根据目标虚警概率，计算判决门限；最后通过比较检验统计量和判决门限的大小，判定在当前的一个感知时隙内是否存在授权用户信号来实现频谱感知；

该频谱感知方法包括以下步骤：

步骤一：设定接收端有M根接收天线，并设定每个感知时隙内的采样点数为N，在每个感知时隙内同时对所有接收天线接收到的信号进行采样；其中，M＞1，N＞1；

步骤二：将在当前的一个感知时隙内同时对所有接收天线接收到的信号进行采样得到的采样信号记为X_cur，X_cur以向量形式表示为：X_cur＝[x(1),x(2),…,x(N)]，x(1)＝[x₁(1),x₂(1),…,x_M(1)]^T，x(2)＝[x₁(2),x₂(2),…,x_M(2)]^T，x(N)＝[x₁(N),x₂(N),…,x_M(N)]^T；其中，符号“[]”为向量表示符号，x(1),x(2),…,x(N)对应表示在当前的一个感知时隙内同时对所有接收天线接收到的信号进行采样由得到的所有第1个采样点信号按序构成的信号、由得到的所有第2个采样点信号按序构成的信号、…、由得到的所有第N个采样点信号按序构成的信号，x(1)、x(2)和x(N)的维数均为M×1，x₁(1),x₂(1),…,x_M(1)对应表示在当前的一个感知时隙内对第1根接收天线接收到的信号进行采样得到的第1个采样点信号、对第2根接收天线接收到的信号进行采样得到的第1个采样点信号、…、对第M根接收天线接收到的信号进行采样得到的第1个采样点信号，x₁(2),x₂(2),…,x_M(2)对应表示在当前的一个感知时隙内对第1根接收天线接收到的信号进行采样得到的第2个采样点信号、对第2根接收天线接收到的信号进行采样得到的第2个采样点信号、…、对第M根接收天线接收到的信号进行采样得到的第2个采样点信号，x₁(N),x₂(N),…,x_M(N)对应表示在当前的一个感知时隙内对第1根接收天线接收到的信号进行采样得到的第N个采样点信号、对第2根接收天线接收到的信号进行采样得到的第N个采样点信号、…、对第M根接收天线接收到的信号进行采样得到的第N个采样点信号，[x₁(1),x₂(1),…,x_M(1)]^T为[x₁(1),x₂(1),…,x_M(1)]的转置，[x₁(2),x₂(2),…,x_M(2)]^T为[x₁(2),x₂(2),…,x_M(2)]的转置，[x₁(N),x₂(N),…,x_M(N)]^T为[x₁(N),x₂(N),…,x_M(N)]的转置；

步骤三：根据X_cur计算协方差矩阵，记为然后对进行特征分解，获得的最大特征值、次大特征值、最小特征值和次小特征值，对应记为λ₁、λ₂、λ₃和λ₄；接着根据λ₁和λ₃，计算的第一反特征值，记为v₁，并根据λ₂和λ₄，计算的第二反特征值，记为v₂，其中，X_cur^H为X_cur的共轭转置；

步骤四：根据v₁和v₂，构建检验统计量，记为T，T＝v₁+v₂；并计算判决门限，记为γ，γ＝2I^-1(1-P_f)；其中，I^-1()表示正则化非完全贝塔函数的反函数，P_f表示目标虚警概率；

步骤五：通过比较T与γ的大小来实现频谱感知，如果T＜γ，则判定在当前的一个感知时隙内存在授权用户信号；如果T≥γ，则判定在当前的一个感知时隙内不存在授权用户信号。