[发明专利]一种MIMO-OFDM系统频-空二维谱空穴检测方法

权利要求书

1.一种MIMO-OFDM系统频-空二维谱空穴检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，构建MIMO-OFDM无线通信系统中主用户信号的子载波子空间空域联合稀疏模型，其中，利用多个特征向量来表示所述的子载波子空间空域联合稀疏模型；具体包括以下步骤：

S11，将阵列流型矩阵扩展为一个过完备稀疏字典D＝D(f,θ)＝(D(f₁,θ)…,D(f_K,θ))，该字典包含了所有可能源信号的频率和角度信息，其中K表示系统中主用户信号占用的所有可能频率数目；该字典形式表示下的t时刻接收信号的频-空域表示模型为y(t)＝D(f,θ)s(t)+w(t)；其中，过完备稀疏字典D(f,θ)＝(a(f₁,θ₁),…,a(f_P,θ_P))，c表示电磁波传播速度，M表示天线的数量，r表示对于均匀分布的天线，任意两个相邻天线之间的距离；f_p和θ_p表示每个主用户信号占用的频率和来波方向，p＝1,…,P，其中，P为MIMO-OFDM无线通信系统中的主用户信号总数量，P＜M；s(t)＝(s(f₁,θ₁),…,s(f_P,θ_P))^T表示字典D对应的源信号频-空域稀疏矢量，w(t)表示独立于源信号的高斯白噪声矢量；

S12，获取子载波快拍矢量：对M根天线阵列接收的主用户信号的K次快拍数据连续做N次K点傅里叶变换，获得载波频率f_k及其频域快拍矢量其中，表示复数集，M表示天线的数量，表示M×1的复矢量集；

S13，对频率为f_k的频域快拍矢量y_n(f_k)求样本协方差阵

S14，对样本协方差阵进行特征值分解，得进而得到特征向量的稀疏表示其中，表示噪声功率，a_k表示导向矢量，h_ki(f_k)是一个整体，表示向量h_i(f_k)中的第k个元素，f_k表示频率，D(z)表示该稀疏表示下的字典，h_i(f_k)表示向量称之为该稀疏表示下的稀疏编码；R_s(f_k)表示频率为f_k的信号协方差阵，D^H(z)表示D(z)的共轭转置，h_1i(f_k)表示向量h_i(f_k)中的第1个元素，h_Ki(f_k)表示向量h_i(f_k)中的第K个元素；当信号非相干时，假设M个特征值大小关系为为第i个特征值对应的特征向量，则取前P_k个特征值对应的特征向量构成信号子空间，表示为其中，P_k为占用同一个中心频率f_k的载波个数，K₀为系统中所有主用户信号占用频点个数，进而得到频率为f_k的子载波信号子空间空域联合稀疏表示模型V(f_k)＝D(z_k)H(f_k)，其中，对应的过完备稀疏字典其中，Q表示频率为f_k的所有载波信号个数，即频率为f_k的所有载波信号来波方向的个数；表示该稀疏字典的原子，表示空间频率；频率为f_k的子载波联合稀疏编码矩阵其中，R_s(f_k)表示第k个载波的协方差阵；表示字典；表示第k个载波的第i个特征向量；矩阵H(f_k)是联合稀疏的，即H(f_k)各列向量的支撑集相同，当且仅当源信号频率f_k和角度θ构成的空间频率z_k位于时，h_qk均有非零值，其它分量均为零，k＝1,…,P_f；因此，得到频率为f_k的子载波子空间空域联合稀疏表示模型V(f_k)＝D(z)H(f_k)；

S2，对所述的子载波子空间空域联合稀疏模型进行求解，获得频-空域稀疏编码解；

S3，针对所述的频-空域稀疏编码解，提取非零元素的位置，构成支撑集，从而获得主用户信号在频-空二维平面上的投影点集，对所述的主用户信号在频-空二维平面上的投影点集取补集，进而获得频-空二维谱空穴投影点集。