1.一种时频特性提取及压缩感知融合的高效协作频谱感知方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1.1、输入接收信号,利用背景技术所述的短时傅里叶变换(STFT)处理,输出W×L维与时间相关的幅度谱;
步骤1.2、将步骤1.1所得幅度谱作为输入参数,利用时频功率谱计算方法处理幅度谱,输出W×L维时频图矩阵;
步骤1.3、将步骤1.2中所得的时频图矩阵作为输入参数,采用以下子步骤,做功率估计,构造检测统计量,判别主用户(PU)信号存在与否;
步骤1.3.1、将步骤1.1.2中的时频图矩阵中的每一列累加,得到W×1维的列向量,再将其除以L,得到W×1维的列向量,即为接收信号的功率谱的估计;
步骤1.3.2、将步骤1.2.1所得的W×1维向量中每个元素相加,得到总功率,再除以W,得到功率谱平均功率,平均功率除以W×1列向量的每个元素,构造检测统计量,最终得到W×1维检测统计矢量;
步骤1.3.3、根据检测统计量构造方法,得到判决门限th=1;
步骤1.3.4、将得到的W×1维的检测统计矢量,用th进行判决得到W×1维判别结果矢量θ(w);
步骤1.4、将θ(w)作为输入参数,次用户(SU)利用背景技术所述的压缩感知(CS)方法,压缩θ(w),并将压缩后的信息传输到融合中心;
步骤1.5、将压缩信息作为输入参数,融合中心利用背景技术所述的正交匹配追踪(OMP)方法,重构判别结果矢量 并用量化方法,输出重构量化后的判别结果矢量最后,利用背景技术所述的融合准则中的K秩序准则,实现协作感知,输出最终的判别结果矢量 其按以下步骤完成:
步骤1.5.1、融合中心将步骤1.4中所得的由多个SU传输过来的压缩信息执行背景技术所述的OMP方法重构多个判别结果矢量步骤1.5.2、对重构的W×1维 中每个元素执行量化处理,最后,输出W×1维量化后的判别结果矢量的
步骤1.5.3、对量化后的 执行背景技术所述的K秩序准则,实现协作感知。
2.根据权利要求1所述的一种时频特性提取及压缩感知融合的高效协作频谱感知方法,其特征在于:所述步骤1.2中,时频功率谱计算方法采用以下步骤完成:步骤2.1:对接收信号做由背景技术所述的STFT处理,得到W×L维STFTx(w,l)矩阵;
步骤2.2:将步骤2.1所得的STFTx(w,l)做如下处理得到其时频图矩阵为:其中,wi是整数,lj为整数,W为整数,L为整数,STFTx(wi,lj)为复数,Px(w,l)为W×L维矩阵。故设在检测的频段内仅存在ρ个PU信号时,SU计算出接收信号的时频图矩阵为:其中,该矩阵维度为W×L,纵向代表频率,横向代表时间;a代表PU信号的功率,为实数;
2 2
σ代表某一频率的噪声功率,为实数;故在PU信号频段处的功率为a+σ,在仅有噪声的频段2
处功率为σ。
3.根据权利要求1所述的一种时频特性提取及压缩感知融合的高效协作频谱感知方法,其特征在于:所述步骤1.3中,时频图矩阵的功率估计,构造检测统计量,判别主用户(PU)信号存在与否方法采用以下步骤完成:步骤3.1:输入权利要求2中的时频图矩阵Px(w,l),先计算每个频率处的平均功率为此处,对各个频段的信号功率做了估计,且计算为:其中,L为整数,代表时频图矩阵的列数即信号时间长度;Px(w,li)为W×1维列向量,向量中的元素均为实数; 为W×1维列向量;再将平均功率 上的每个频率处的功率累加除以W,得到最终的总平均功率为其中,W为整数,代表时频图矩阵中的行数,即信号频带宽度;T为整数,代表存在的PU信号个数;构造检测统计量η(w):其中,η(w)为实数,当wi频段只存在噪声时;
此时, 为实数,代表信噪比; 为实数,代表频谱利用率;当wi频段内存在PU信号时,检测统计量为:
将判决门限Th设为1;若存在PU信号,则输出1,否则输出0;故SU根据判决门限和检测统计量,将生成一个W×1维判别结果矢量θ(w)。
4.根据权利要求1所述的一种时频特性提取及压缩感知融合的高效协作频谱感知方法,其特征在于:所述步骤1.5中,量化方法采用以下步骤完成:由背景技术所述的OMP重构来自ρ个SU发送的ρ个W×1维判别结果矢量 将重构的判别结果矢量中的每个元素做量化输出:其中, 为整数,为wi频段内量化后的判别结果;W为整数。