[发明专利]认知系统空频域联合资源建模及评估方法

权利要求书

1.一种认知系统空频域联合资源建模及评估方法，包括以下步骤：

步骤1：频谱感知；

假设授权系统有N个频道，首先进行频谱感知，根据感知结果构造频率资源向量

F＝[f₁ f₂ Λ f_N]

其中f_i表示第i个频道的频道资源，当f_i＝1(i∈{1，L，N})表示该频道忙，无空闲的频道资源；当f_i＝0(i∈{1，L，N})表示该频道空闲，有空闲频道；

步骤2：获得信道矩阵信息并处理；

当授权系统不存在频谱空洞时，首先获得系统的信道矩阵信息H，并对其进行奇异值分解H＝UΛ(V)^H，其中Λ＝diag(λ₁，λ₂，L，λ_rank(H))(λ_i是矩阵H的第i奇异值)，U＝[u₁，L，u_rank(H)]，V＝[v₁，L，v_rank(H)]，进行奇异值分解后信道矩阵信息等效为rank(H)个并行子信道；

步骤3：构造矩阵；

构造中间矩阵Ti,jc=[vi,1cp,L,vi,rank(Hicp)cp,v1c,L,vj-1c,vj+1c,L,vrank(Hc)c]]]>和Mi.,jc=Uipc=[ui,1pc,L,ui,rank(Hipc)pc];]]>并采用Gram-Schmidt方法对标准正交化，得到T‾i,jc=[t‾i,1cp,L,t‾i,rank(HICP)cp,t‾1c,L,t‾j-1c,t‾j+1c,L,t‾rank(Hc)c];]]>取M‾i,jc=Mi,jc=[m‾i,1pc,L,m‾i,rank(Hipc)pc];]]>其中，中间矩阵中的表示在授权频道i上，认知发射机与授权接收机之间的信道信息矩阵进行奇异值分解后的V矩阵的第j列向量，表示认知接收机与认知发射机之间的信道信息矩阵Hc经过奇异值分解后的V矩阵的第j列向量，中间矩阵中的表示在授权频道i上，授权发射机与认知接收机之间的信道信息矩阵进行奇异值分解后的U矩阵的第j列向量；

步骤4：计算相关度；

在认知发射端进行认知通信与干扰的空间相关度评估，

COi,jCTx=Σm=1rank(Hicp)|⟨vjc,t‾i,mcp⟩|+Σn≠jrank(Hc)|⟨vjc,t‾nc⟩|]]>

在认知接收端进行认知通信与干扰的空间相关度评估，

COi,jCRx=Σm=1rank(Hipc)|⟨ujc,m‾i,mpc⟩|]]>

其中|·|表示求模运算，<a，b>表示向量a与向量b做内积运算；

步骤5：空域资源联合质量评估因子(Joint Assessment Factor，JAF)的计算；

定义空域资源联合评估因子：

JAFi,j=(COi,jCTx·COi,jCRx)/λjc]]>

其中，表示H^c的第j个奇异值，与分别为认知发射端与认知接收端的空间相关度评估。对于任意的频道i，具有最小JAF的无线资源具有最佳质量，即当1≤j≤rank(H^c)时，最佳的特征模式为满足min(JAF_i，j)的特征模式；

步骤6：空频联合资源建模与评估；

认知接收端构造矩阵

S=JAF1,1JAF1,2LJAF1,rank(Hc)JAF2,1JAF2,2LJAF2,rank(Hc)MMOMJAFN,1JAFN,2LJAFN,rank(Hc)N×rank(Hc)]]>

认知发射端对频谱感知道的频率向量F＝[f₁ f₂ L f_N]进行对角化处理，由此空频联合资源可以表示为如下公式：

Rjoint=diag(F)S=f1JAF1,1f1JAF1,2Lf1JAF1,rank(Hc)f2JAF2,1f2JAF2,2Lf2JAF2,rank(Hc)MMOMfNJAFN,1fNJAFN,2LfNJAFN,rank(Hc)=r1,1r1,2Lr1,rank(Hc)r2,1r2,2Lr2,rank(Hc)MMOMrN,1rN,2LrN,rank(Hc)]]>

其中，diag(·)表示对向量进行对角化处理；当无空闲频道时，通过遍历R_joint矩阵中的元素r_i，j＝f_iJAF_i，j，最小的元素具有最佳频道及特征模式，授权频道与认知特征模式的组合为即当1≤i ≤N，1≤j≤rank(H^c)时，最佳频道及特征模式为满足min(r_i，j)的