[发明专利]一种基于非圆信号的多天线空域频谱感知方法

权利要求书

1.一种基于非圆信号的多天线空域频谱感知方法，对载有多天线的认知用户，天线为各向同性的M元均匀圆形阵列，空间中有D个远场主用户信号从不同方向入射到M元均匀圆形阵列，主用户信号为非圆信号，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、阵列天线对接收信号进行N次采样，则认知用户每个阵列天线接收到的信号表示为：

其中，w(n)为加性高斯白噪声，h_ij表示第i个主用户信号s_i(n)和第j个接收天线之间的信道增益，为信号传播时延造成的相位差，i＝1,2,...,D表示第i个主用户信号，j＝1,2,…,M表示第j个接收天线，θ_i和分别表示第i个主用户信号的方位角和仰角，n＝0,1,…,N-1表示第n个采样序号，λ表示波长、表示载波角频率；令M个阵列天线的接收数据构成一个M×N维矩阵：

其中，表示主用户和认知用户接收天线的信道增益矩阵，‘.*’表示矩阵点乘，为信号矩阵，为阵列流行，为空间信号的载波，为加性噪声矩阵；

S2、将矩阵X及其共轭X^*同时使用，组成扩展阵列Y：

S3、根据扩展阵列Y，计算扩展协方差矩阵

对进行特征值分解得到2M个特征值及其对应的特征向量，从而获得的最大特征值迹以及特征值几何平均

S4、取α∈[0,1]，计算检验统计量T：

根据随机矩阵理论得到虚警概率P_fa：

其中，σ²为高斯白噪声w(n)的方差、F_TW(·)为一阶Tracy-Widom分布；根据虚警概率P_fa，确定判决门限γ：

其中为一阶Tracy-Widom分布的逆；

S5、将统计量T与判决门限γ进行比较：

若检验统计量T大于判决门限γ，则子带被占用，主用户存在，进入步骤S6；

若检验统计量T小于判决门限γ，则子带未被占用，主用户不存在，认知用户直接进行频谱接入；

S6、估计主信号数将步骤S3中得到的扩展协方差矩阵的特征值从大到小排列，即λ₁≥…≥λ_Dλ_D+1≥…≥λ_2M，V＝[q₁,q₂,...,q_2M]是对应的特征值，计算γ_k＝λ_k/λ_k+1，k＝1,2,…,2M-1，取主信号数的估计值为使得γ_k＝max(γ₁,γ₂,…,γ_2M-1),k＝1,2,…,2M-1时的k值；

S7、对主信号进行DOA估计：根据主信号数估计值构造维的噪声子空间U_n进行分块，U_n1和U_n2具有相同的维数，按照计算空间谱，并搜索空间，找出个峰值，从而得到主信号DOA估计值，认知用户通过波束成形技术避开主用户通信方向进行频谱接入。