[发明专利]一种面向5G的多用户协作频谱感知策略研究方法

摘要

本发明公开了一种面向5G的多用户协作频谱感知策略研究方法。所述发明围绕5G环境下认知无线电协作感知中的决策融合技术展开研究，着眼于解决融合中心对检测节点检测可靠性的估计问题。本发明通过概率统计的方式估算各个检测节点的检测可靠性，同时将利用宽带频谱的稀疏性研究一种基于BOMP算法的宽带频谱感知方法，该方法利用调制宽带转换器（MWC)采样实现对宽带模拟信号直接压缩采样；利用自相关矩阵对称分解特性和系统用户信号独立性，得到有限维压缩采样信号模型。本发明还利用引入影响因子的AIC/MDL准则估计稀疏度作为BOMP算法迭代停止的条件，大大减少了算法复杂度和感知过程产生的时延。

主权项

1.一种面向5G的多用户协作频谱感知策略研究方法，包括以下步骤：步骤一：用户信号xi(t)经过调制信号mi(t)调制后，通过信道冲激响应h(t)得到模拟宽带信号yi(t)；步骤二：模拟宽带信号yi(t)以速率fs＝B进行采样，得到M组序列zi[k],i＝1,2,...,M，然后将zi[k]通过离散傅里叶变换转换为频域表达，得到的频域信号表达模型Z(f)＝AY(f)+W(f),f∈[0,B]，其中，A∈CM×N是调制矩阵(A是支撑集)，Y(f)表示输入频域信号，W(f)表示频域噪声，Z(f)表示输出频域信号；步骤三：自相关矩阵可由K组序列相关的平均得到，即所以当K趋于无穷大时，利用矩阵分解式可以得到一个有限维度的矩阵V，进而得到有限维压缩信号的采样信号模型V＝AU，其中，表示自相关矩阵，V表示有限维度的分解矩阵，U表示采样矩阵。步骤四：对宽带频谱中主用户的信源个数通过引入影响因子α∈(0,1)的AIC/MDL准则进行估算，主用户为宽带频谱占有者；步骤五：估算出宽带频谱中主用户的信源个数之后，通过BOMP算法进行宽带频谱协作感知，确定信源数；其中BOMP算法包括如下步骤：输入：观测信号y，采样矩阵U，块稀疏度p；输出：原始块稀疏频谱的最优估计；步骤1：采用MWC直接压缩采样宽带频谱中的宽带模拟信号，得到zi[k]；步骤2：通过估计并进行自相关矩阵分解步骤3：利用引入影响因子的AIC/MDL准则估计主用户信号个数步骤4：初始化估计支撑集A＝Φ，残差y_r＝V，重构频谱迭代次数t＝1；步骤5：利用残差y_r来确定A中与其相匹配的列：步骤6：更新支撑集At＝[At‑1,A(:,i)]；步骤7：计算重构频谱步骤8：更新残差步骤9：若则转至步骤10；若t＝t+1，转至步骤5；步骤10：迭代停止，得到重构频谱