[发明专利]基于MWC相关支撑集恢复的高效频谱检测方法

摘要

本发明提出一种基于MWC相关支撑集恢复的高效频谱检测方法。首先通过最小二乘法得到初始的最优支撑集索引，然后通过计算相邻两个索引对应的测量矩阵列向量与采样值矩阵的相关系数，选择相关程度较大所对应的索引加入支撑集中，使用匹配追踪的迭代思想迭代更新，得到所有的支撑集。由于每次迭代可以得到四个有效的支撑集索引，因此这里迭代的次数最多为2/N。该算法主要利用噪声和信号的不相关性，在噪声功率较大时，仍可以通过相关性筛选出有效的支撑集，可以提高有效支撑集在较低信噪比下的恢复率，从而实现在噪声环境较差的条件下多频带信号检测的目的。

主权项

1.基于MWC相关支撑集恢复的高效频谱检测方法，其特征在于：当调噪声环境较差时，提出了一种相关支撑集恢复方法，步骤如下：步骤1、用最小二乘法计算测量矩阵每列和残差矩阵的值求解公式如下式子：其中，是测量矩阵A的第k列，是第i‑1次迭代得到是残余矩阵，其初始化矩阵为MWC系统采样得到的采样值矩阵变体V，其计算公式如下：2) 得到最大值所对应的下标，即；步骤2、计算该列下标的相邻两个下标对应的测量矩阵列向量和采样值矩阵的相关性由于稀疏频带通常位于两个相邻的频谱切片中，为了筛选有效支撑集，定义一个支撑集相关系数矩阵Di,j来衡量每个频谱切片中信号频带的分布状况，其表达式如下：其中，Aj表示测量矩阵A的第j列，Yi表示采样值矩阵Y的第i列，p表示测量矩阵A的列数，q表示采样值矩阵Y的列数；步骤3、信号子空间与向量Aj的相关性dj表示如下：步骤4、更新支撑集索引1) 由上一步得到的，计算并比较和，将较大值的下标赋值于；2) 更新支撑集，其中L是信号频域分割的频谱切片个数，和表示和的对称频谱切片；步骤5、 更新残差矩阵1) 解，其中表示支撑集S_i中所有索引对应矩阵A的列向量构成的矩阵的伪逆；2) 更新残差，i=i+1.步骤6、 判断是否需要继续迭代更新，确保得到全部的有效支撑集实现频谱感知判断是否满足，其中N表示信号的稀疏度；若不满足，执行第1步；满足，则停止迭代，则得到全部的求解支撑集，由于信号的载波频带数为N，一个载波频带一般分布于两个相邻的频谱切片中，而且频谱分布的对称性，在一次迭代中最终可得到四个有效支撑集索引，因此迭代次数不能超过N/2，若超过，则在恢复阶段会引入多余的噪声分量，通过支撑集的确定，可以确定信号的有效载波段分布于哪个频段，同时也可运用得到的支撑集恢复目标信号的时域和频域波形。