一種mass系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)確認(rèn)方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MASS系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)確認(rèn)方法和裝置，所述頻譜重構(gòu)確認(rèn)方法包括：通過進(jìn)行兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)，獲得所述兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)的頻譜幅度估計(jì)和對所述頻譜幅度估計(jì)和判決是否接受以及是否接受根據(jù)判決結(jié)果有選擇地進(jìn)行頻譜感知運(yùn)算或者不執(zhí)行頻譜感知運(yùn)算；本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能夠避免完全相信重構(gòu)結(jié)果可能對主用戶造成干擾的問題，且只需單個(gè)MASS系統(tǒng)獨(dú)立完成，無需多個(gè)不同系統(tǒng)之間相互協(xié)作，降低了信息交互量，計(jì)算復(fù)雜度低，實(shí)現(xiàn)簡單。
【專利說明】-種MASS系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)確認(rèn)方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種MASS (multi-rate asynchronous sub-Nyquist sampling,多率異步子Nyquist采樣，簡稱MASS)系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)方法和裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 認(rèn)知無線電頻譜感知需要對很寬的頻段進(jìn)行檢測，為了滿足對寬頻段的采樣要 求，緩解Nyquist采樣理論下數(shù)模轉(zhuǎn)換器高采樣率的壓力，Hongjian Sun等人提出了 MASS 系統(tǒng)（詳見，H. Sun, W. -Y. Chiu, J. Jiang, A. Nallanathan and Η· V. Poor, "Wideband spectrum sensing with sub-Nyquist sampling in cognitive radios，'，IEEE Transactions on Signal Processing，vol.60，no. 11，pp. 6068-6073, 2012)，以低于 Nyquist采樣率的速率對寬帶信號進(jìn)行采樣，然后通過重構(gòu)技術(shù)恢復(fù)原信號的頻譜。
[0003] 但是，在實(shí)際應(yīng)用中，通常缺少原信號的先驗(yàn)信息，因此無法保證原信號滿足MASS 系統(tǒng)所能支持的稀疏度。若原信號不滿足MASS系統(tǒng)所支持的稀疏條件，則重構(gòu)所得到的頻 譜幅度是對原信號真實(shí)頻譜幅度的嚴(yán)重錯誤的估計(jì)，此時(shí)若相信重構(gòu)結(jié)果，進(jìn)而利用得到 的錯誤的"頻譜空穴"，則會對主用戶造成干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供的一種MASS系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)確認(rèn)方法和裝置，以避免完全相信重構(gòu) 結(jié)果可能對主用戶造成有害干擾的問題。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0006] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種MASS系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)方法，所述方法包括：
[0007] 進(jìn)行兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)，獲得所述兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)的頻譜幅度估計(jì)f和：T; [0008]對所述頻譜幅度估計(jì)愈'和r,判決是否接受盒'以及是否接受X :
[0009]若判決結(jié)果為接受金'或接受：r或接受金'和食"任一種，則進(jìn)行頻譜感知運(yùn)算；若 判決結(jié)果為拒絕免并且拒絕，則不執(zhí)行頻譜感知運(yùn)算。
[0010] 其中，所述進(jìn)行兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)，獲得所述兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)的頻譜幅度估計(jì) 竟'和i"包括：
[0011] 對原信號X(t)分別在觀測時(shí)間[0, T)以及[T，2T)內(nèi)進(jìn)行采樣，獲得所述觀測時(shí) 間[0，τ)以及[T，2T)內(nèi)每一個(gè)采樣通路中對應(yīng)的采樣點(diǎn)y' Jm]和y" Jm]，其中，m = 0, 1，. . .，1^-1為=fj，l彡i彡1，1為所述MASS系統(tǒng)中采樣通路的個(gè)數(shù)，A SMASS系統(tǒng) 第i采樣通路的采樣速率；
[0012] 計(jì)算y' >]和y" >]的離散傅里葉變換，得到F' i[k]和F" i[k]，令 F:=[k[-LMi/2」]|，|r[-LM,/2」+ l]|，...，|F:[|M,/2」]|]T , Μ. Μ- I F; =[|F.'卜[Μ,/2」]| 柯'[―匕1^/2」+ 1]|，,."|尸:1</2摩^
[0013] 依據(jù)貪和?'_,采用壓縮感知領(lǐng)域內(nèi)的重構(gòu)算法，求解方程Y = ΦΧ中 的未知向量X，得到所述MASS系統(tǒng)中觀測時(shí)間[0, Τ)以及[Τ，2Τ)內(nèi)原信 Λ , Λ/ ? 號x(t)的頻譜幅度估計(jì)f和童.^其中，γ =(yFi，i-F2，…，）， γ·· = r~ ft ^ ψ^? -1Α?· "M32 …銻 ' j ' Φ = (Φ[5Φ】'5·..，Φ;)Τ ， 修 ? I /"=0 Φ,ρ + +1,/1 + [MJ2\ +1] = X S[n-(k + pM.,)} ? d\m] = |〇' /Λ* N = 2WT，"e[- γ卜 P，W為原信號x(t)的帶寬。
[0014] 其中，所述對所述頻譜幅度估計(jì)i'和f',判決是否接受i'以及是否接受愈"可以 采用如下任意一種方式：
[0015] 根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)i.和f ^計(jì)算校驗(yàn)值Α =|γη-Φ?'1以及 Ρ2=||υ'-φΥ|，；若Pl彡σ，則接受金'，否則，拒絕食若校驗(yàn)值ρ 2< σ，則接受女"，否 貝lj，拒絕i',其中，判決門限σ根據(jù)觀測噪聲大小進(jìn)行適當(dāng)選取，為大于0的常數(shù)。
[0016] 或者，根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)食'和JT ,計(jì)算頻譜相關(guān)度

【權(quán)利要求】
1. 一種MASS系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)確認(rèn)方法，其特征在于，所述方法包括： 進(jìn)行兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)，獲得所述兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)的頻譜幅度估計(jì)殳和X'; 對所述頻譜幅度估計(jì)f和金"，判決是否接受t以及是否接受iT; 若判決結(jié)果為接受宣或接受愈"或接受X和f任一種，則進(jìn)行頻譜感知運(yùn)算；若判決 結(jié)果為拒絕\并且拒絕r,則不執(zhí)行頻譜感知運(yùn)算。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)，獲得所述兩 次連續(xù)頻譜重構(gòu)的頻譜幅度估計(jì)i'和：r包括： 對原信號X(t)分別在觀測時(shí)間[0，T)以及[T，2T)內(nèi)進(jìn)行采樣，獲得所述觀測時(shí)間 [0，τ)以及[Τ，2Τ)內(nèi)每一個(gè)采樣通路中對應(yīng)的采樣點(diǎn)y' Jm]和y" Jm]，其中，m = 0, 1，. . .，1^-1為=fj，l彡i彡1，1為所述MASS系統(tǒng)中采樣通路的個(gè)數(shù)，A SMASS系統(tǒng) 第i采樣通路的采樣速率； 計(jì)算/ >]和y" >]的離散傅里葉變換，得到F' Jk]和F" Jk]，令 Μ. 麗 F:.=_-[Μ(/2」]丨柯[―LM(-/2」+ l]|"."|/^M(-/2」^ 依據(jù)f和會％采用壓縮感知領(lǐng)域內(nèi)的重構(gòu)算法，求解方程Υ = ΦΧ中的未知向量X，得 到所述MASS系統(tǒng)中觀測時(shí)間[0, Τ)以及[Τ，2Τ)內(nèi)原信號x(t)的頻譜幅度估計(jì)殳和X", 其中，
， φ = (φτ φτ φΤ)Τ Φ狀 + LΜ,./2」+1," + L/2」+1 ]: ￡ 而卜+ 風(fēng))]* f 1，/ιι=0
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述頻譜幅度估計(jì)愈'和:T ,判決 是否接受宣以及是否接受:T包括： 根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)1?和f，計(jì)算校驗(yàn)值A(chǔ)=||f-φ^Ι以及 若〇,則接受i',否則，拒絕X、若校驗(yàn)值Ρ2< 〇,則接受貧，否則，拒絕i", 其中，判決門限0根據(jù)觀測噪聲大小進(jìn)行適當(dāng)選取，為大于〇的常數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述頻譜幅度估計(jì)貪和，判決 是否接受：r以及是否接受食"包括： 根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)食'和：r ?計(jì)算頻譜相關(guān)度 ,其中，F(xiàn)為i包含的元素個(gè)數(shù)，愈4為| 中的第k個(gè)元素，戈：為文中的第k個(gè)元素； 若〇λ，則接受義'和?τ,否則，拒絕i'和其中，判決門限λ是根據(jù)系統(tǒng)仿真或者 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者根據(jù)理論計(jì)算選取合適的值，滿足〇〈 λ〈1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述頻譜幅度估計(jì)愛1和:r,判決 是否接受ir以及是否接受s:包括： 根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)jr和ir ,計(jì)算頻譜相關(guān)度
其中，/▽為X包含的元素個(gè)數(shù)，i丨.為宣 中的第k個(gè)元素，^為i1'中的第k個(gè)元素； 以及計(jì)算校驗(yàn)值只=||γ'. -φ免'1以及a = ||γ' -φ交'1; 若c>n，則接受貧和貪"；若C彡η并且+ 則拒絕盒'和;r;若c彡η并且 ? Pi |<士，則接受愛'并且拒絕i";若c彡11并且f>7,則接受愛"并且拒絕X',其中，判決 Pi Y Pi 門限η和Y是根據(jù)系統(tǒng)仿真或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者根據(jù)理論計(jì)算選取合適的值，滿足η >〇， y >1〇
6. -種MASS系統(tǒng)的頻譜重構(gòu)確認(rèn)裝置，其特征在于，包括： 重構(gòu)模塊，用于進(jìn)行兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)，獲得所述兩次連續(xù)頻譜重構(gòu)的頻譜幅度估計(jì) 貧和i"; 判決模塊，用于對所述頻譜幅度估計(jì)X和f，判決是否接受X以及是否接受ir; 處理模塊，用于若判決結(jié)果為接受:r或接受囊"或接受倉'和尤任一種，則進(jìn)行頻譜感 知運(yùn)算；若判決結(jié)果拒絕t并且拒絕:r，則不執(zhí)行頻譜感知運(yùn)算。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述重構(gòu)模塊包括： 采樣單元，用于對原信號x(t)分別在觀測時(shí)間[0，Τ)以及[Τ，2Τ)內(nèi)進(jìn)行采樣，獲得所 述觀測時(shí)間[〇，Τ)以及[Τ，2Τ)內(nèi)每一個(gè)采樣通路中對應(yīng)的采樣點(diǎn)y' Jm]和y" Jm]，其 中，m = 0, 1，. . .，Mi_l，Mi = fj，l彡i彡1，1為所述MASS系統(tǒng)中采樣通路的個(gè)數(shù)，&為 MASS系統(tǒng)第i個(gè)采樣通路的采樣速率； 變換單元，用于計(jì)算y ' >]和y " >]的離散傅里葉變換，得到 F ，辦]和 F "辦]，令 F::[|r[-LM,/2」]j，|r[-1風(fēng)-/2」+ 1]|,…,|F:[LM,/2」]|]r， I Μ Μ I F; = [|(.[-|_Μ·./2」]丨柯[-[_Μ,/2」+ !]丨，…，,其中，* e [-[_ jj，|_ jj】； 獲取單元，用于依據(jù)\和嘗'，采用壓縮感知領(lǐng)域內(nèi)的重構(gòu)算法，求解方程Y =ΦΧ中的未知向量X，得到所述MASS系統(tǒng)中觀測時(shí)間[0, Τ)以及[Τ，2Τ)內(nèi) 原信號x(t)的頻譜幅度估計(jì)f和^其中

I ,v 1 n \ 2WT，w e[-111，-y j]，w 為原信號 x(t)的帶寬。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述判決模塊包括第一判決單元，所 述第一判決單元用于根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)^.和計(jì)算校驗(yàn)值Α=|Υ''-以及 ρ2=|υ'-φ&'1;若Pl< 〇，則接受欠，否則，拒絕文：若校驗(yàn)值p2< 〇，則接受兒'，否 貝lj，拒絕iT,其中，判決門限σ根據(jù)觀測噪聲大小進(jìn)行適當(dāng)選取，為大于0的常數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述判決模塊包括第二判決 單元，所述第二判決單元用于根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)f和食％計(jì)算頻譜相關(guān)度
其中，i?為i.包含的元素個(gè)數(shù)，先為t 中的第k個(gè)元素，$為t中的第k個(gè)元素；若頻譜相關(guān)度〇 λ，則接受文和;r,否則，拒 絕:r和食"，其中，判決門限λ是根據(jù)系統(tǒng)仿真或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者根據(jù)理論計(jì)算選取合適 的值，滿足〇〈入〈1。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述判決模塊包括第三判決 單元，所述第三判決單元用于根據(jù)所述頻譜幅度估計(jì)f和JT,計(jì)算頻譜相關(guān)度 其中，#為i包含的元素個(gè)數(shù)，為 i中的第k個(gè)元素，&為^中的第k個(gè)元素；以及計(jì)算校驗(yàn)值以及 p,= Y'-cUf| ;若〇η，則接受和?、若C彡η并且則拒絕爹和若 ~ 12 X A , / Ρι ? A ； η并且則接受。并且拒絕_若η并且|>r，則接受f,,并且拒絕纟. P! 7 X X % Ρι X a f 其中，判決門限η和γ是根據(jù)系統(tǒng)仿真或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者根據(jù)理論計(jì)算選取合適的值，滿 足 η>〇, υ>1。
【文檔編號】H04W24/02GK104113848SQ201410346078
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】鄭仕鏈, 楊小牛 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所