一种mass系统的频谱重构确认方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种MASS系统的频谱重构确认方法和装置，所述频谱重构确认方法包括：通过进行两次连续频谱重构，获得所述两次连续频谱重构的频谱幅度估计和对所述频谱幅度估计和判决是否接受以及是否接受根据判决结果有选择地进行频谱感知运算或者不执行频谱感知运算；本发明提供的技术方案，能够避免完全相信重构结果可能对主用户造成干扰的问题，且只需单个MASS系统独立完成，无需多个不同系统之间相互协作，降低了信息交互量，计算复杂度低，实现简单。
【专利说明】-种MASS系统的频谱重构确认方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号处理【技术领域】，特别涉及一种MASS (multi-rate asynchronous sub-Nyquist sampling,多率异步子Nyquist采样，简称MASS)系统的频谱重构方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 认知无线电频谱感知需要对很宽的频段进行检测，为了满足对宽频段的采样要 求，缓解Nyquist采样理论下数模转换器高采样率的压力，Hongjian Sun等人提出了 MASS 系统（详见，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采样率的速率对宽带信号进行采样，然后通过重构技术恢复原信号的频谱。
[0003] 但是，在实际应用中，通常缺少原信号的先验信息，因此无法保证原信号满足MASS 系统所能支持的稀疏度。若原信号不满足MASS系统所支持的稀疏条件，则重构所得到的频 谱幅度是对原信号真实频谱幅度的严重错误的估计，此时若相信重构结果，进而利用得到 的错误的"频谱空穴"，则会对主用户造成干扰。
【发明内容】
[0004] 本发明提供的一种MASS系统的频谱重构确认方法和装置，以避免完全相信重构 结果可能对主用户造成有害干扰的问题。
[0005] 为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
[0006] -方面，本发明实施例提供一种MASS系统的频谱重构方法，所述方法包括：
[0007] 进行两次连续频谱重构，获得所述两次连续频谱重构的频谱幅度估计f和：T; [0008]对所述频谱幅度估计愈'和r,判决是否接受盒'以及是否接受X :
[0009]若判决结果为接受金'或接受：r或接受金'和食"任一种，则进行频谱感知运算；若 判决结果为拒绝免并且拒绝，则不执行频谱感知运算。
[0010] 其中，所述进行两次连续频谱重构，获得所述两次连续频谱重构的频谱幅度估计 竟'和i"包括：
[0011] 对原信号X(t)分别在观测时间[0, T)以及[T，2T)内进行采样，获得所述观测时 间[0，τ)以及[T，2T)内每一个采样通路中对应的采样点y' Jm]和y" Jm]，其中，m = 0, 1，. . .，1^-1為=fj，l彡i彡1，1为所述MASS系统中采样通路的个数，A SMASS系统 第i采样通路的采样速率；
[0012] 计算y' >]和y" >]的离散傅里叶变换，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] 依据贪和?'_,采用压缩感知领域内的重构算法，求解方程Y = ΦΧ中 的未知向量X，得到所述MASS系统中观测时间[0, Τ)以及[Τ，2Τ)内原信 Λ , Λ/ ? 号x(t)的频谱幅度估计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为原信号x(t)的带宽。
[0014] 其中，所述对所述频谱幅度估计i'和f',判决是否接受i'以及是否接受愈"可以 采用如下任意一种方式：
[0015] 根据所述频谱幅度估计i.和f ^计算校验值Α =|γη-Φ?'1以及 Ρ2=||υ'-φΥ|，；若Pl彡σ，则接受金'，否则，拒绝食若校验值ρ 2< σ，则接受女"，否 贝lj，拒绝i',其中，判决门限σ根据观测噪声大小进行适当选取，为大于0的常数。
[0016] 或者，根据所述频谱幅度估计食'和JT ,计算频谱相关度
【权利要求】
1. 一种MASS系统的频谱重构确认方法，其特征在于，所述方法包括： 进行两次连续频谱重构，获得所述两次连续频谱重构的频谱幅度估计殳和X'; 对所述频谱幅度估计f和金"，判决是否接受t以及是否接受iT; 若判决结果为接受宣或接受愈"或接受X和f任一种，则进行频谱感知运算；若判决 结果为拒绝\并且拒绝r,则不执行频谱感知运算。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行两次连续频谱重构，获得所述两 次连续频谱重构的频谱幅度估计i'和：r包括： 对原信号X(t)分别在观测时间[0，T)以及[T，2T)内进行采样，获得所述观测时间 [0，τ)以及[Τ，2Τ)内每一个采样通路中对应的采样点y' Jm]和y" Jm]，其中，m = 0, 1，. . .，1^-1為=fj，l彡i彡1，1为所述MASS系统中采样通路的个数，A SMASS系统 第i采样通路的采样速率； 计算/ >]和y" >]的离散傅里叶变换，得到F' Jk]和F" Jk]，令 Μ. 麗 F:.=_-[Μ(/2」]丨柯[―LM(-/2」+ l]|"."|/^M(-/2」^ 依据f和會％采用压缩感知领域内的重构算法，求解方程Υ = ΦΧ中的未知向量X，得 到所述MASS系统中观测时间[0, Τ)以及[Τ，2Τ)内原信号x(t)的频谱幅度估计殳和X", 其中，
， φ = (φτ φτ φΤ)Τ Φ狀 + LΜ,./2」+1," + L/2」+1 ]: ￡ 而卜+ 风)]* f 1，/ιι=0
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述频谱幅度估计愈'和:T ,判决 是否接受宣以及是否接受:T包括： 根据所述频谱幅度估计1?和f，计算校验值A=||f-φ^Ι以及 若〇,则接受i',否则，拒绝X、若校验值Ρ2< 〇,则接受貧，否则，拒绝i", 其中，判决门限0根据观测噪声大小进行适当选取，为大于〇的常数。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述频谱幅度估计貪和，判决 是否接受：r以及是否接受食"包括： 根据所述频谱幅度估计食'和：r ?计算频谱相关度 ,其中，F为i包含的元素个数，愈4为| 中的第k个元素，戈：为文中的第k个元素； 若〇λ，则接受义'和?τ,否则，拒绝i'和其中，判决门限λ是根据系统仿真或者 根据经验或者根据理论计算选取合适的值，满足〇〈 λ〈1。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述频谱幅度估计愛1和:r,判决 是否接受ir以及是否接受s:包括： 根据所述频谱幅度估计jr和ir ,计算频谱相关度
其中，/▽为X包含的元素个数，i丨.为宣 中的第k个元素，^为i1'中的第k个元素； 以及计算校验值只=||γ'. -φ免'1以及a = ||γ' -φ交'1; 若c>n，则接受贫和貪"；若C彡η并且+ 则拒绝盒'和;r;若c彡η并且 ? Pi |<士，则接受愛'并且拒绝i";若c彡11并且f>7,则接受爱"并且拒绝X',其中，判决 Pi Y Pi 门限η和Y是根据系统仿真或者根据经验或者根据理论计算选取合适的值，满足η >〇， y >1〇
6. -种MASS系统的频谱重构确认装置，其特征在于，包括： 重构模块，用于进行两次连续频谱重构，获得所述两次连续频谱重构的频谱幅度估计 貧和i"; 判决模块，用于对所述频谱幅度估计X和f，判决是否接受X以及是否接受ir; 处理模块，用于若判决结果为接受:r或接受囊"或接受倉'和尤任一种，则进行频谱感 知运算；若判决结果拒绝t并且拒绝:r，则不执行频谱感知运算。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述重构模块包括： 采样单元，用于对原信号x(t)分别在观测时间[0，Τ)以及[Τ，2Τ)内进行采样，获得所 述观测时间[〇，Τ)以及[Τ，2Τ)内每一个采样通路中对应的采样点y' Jm]和y" Jm]，其 中，m = 0, 1，. . .，Mi_l，Mi = fj，l彡i彡1，1为所述MASS系统中采样通路的个数，&为 MASS系统第i个采样通路的采样速率； 变换单元，用于计算y ' >]和y " >]的离散傅里叶变换，得到 F ，办]和 F "办]，令 F::[|r[-LM,/2」]j，|r[-1风-/2」+ 1]|,…,|F:[LM,/2」]|]r， I Μ Μ I F; = [|(.[-|_Μ·./2」]丨柯[-[_Μ,/2」+ !]丨，…，,其中，* e [-[_ jj，|_ jj】； 获取单元，用于依据\和嘗'，采用压缩感知领域内的重构算法，求解方程Y =ΦΧ中的未知向量X，得到所述MASS系统中观测时间[0, Τ)以及[Τ，2Τ)内 原信号x(t)的频谱幅度估计f和^其中
I ,v 1 n \ 2WT，w e[-111，-y j]，w 为原信号 x(t)的带宽。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判决模块包括第一判决单元，所 述第一判决单元用于根据所述频谱幅度估计^.和计算校验值Α=|Υ''-以及 ρ2=|υ'-φ&'1;若Pl< 〇，则接受欠，否则，拒绝文：若校验值p2< 〇，则接受兒'，否 贝lj，拒绝iT,其中，判决门限σ根据观测噪声大小进行适当选取，为大于0的常数。
9. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判决模块包括第二判决 单元，所述第二判决单元用于根据所述频谱幅度估计f和食％计算频谱相关度
其中，i?为i.包含的元素个数，先为t 中的第k个元素，$为t中的第k个元素；若频谱相关度〇 λ，则接受文和;r,否则，拒 绝:r和食"，其中，判决门限λ是根据系统仿真或者根据经验或者根据理论计算选取合适 的值，满足〇〈入〈1。
10. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判决模块包括第三判决 单元，所述第三判决单元用于根据所述频谱幅度估计f和JT,计算频谱相关度 其中，#为i包含的元素个数，为 i中的第k个元素，&为^中的第k个元素；以及计算校验值以及 p,= Y'-cUf| ;若〇η，则接受和?、若C彡η并且则拒绝爹和若 ~ 12 X A , / Ρι ? A ； η并且则接受。并且拒绝_若η并且|>r，则接受f,,并且拒绝纟. P! 7 X X % Ρι X a f 其中，判决门限η和γ是根据系统仿真或者根据经验或者根据理论计算选取合适的值，满 足 η>〇, υ>1。
【文档编号】H04W24/02GK104113848SQ201410346078
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】郑仕链, 杨小牛 申请人:中国电子科技集团公司第三十六研究所