《采用低秩稀疏建模的盲频谱检测算法》.pdf

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1、第31卷第5期信号处理Vo1．31No．52015年5月JOURNALOFSIGNALPROCESSINGMav2015采用低秩稀疏建模的盲频谱检测算法陈栩杉张雄伟杨吉斌孙蒙张新卫(1．解放军理工大学指挥信息系统学院，南京210014；2．西安市交警支队科技处，西安710000)摘要：频谱检测技术是认知无线电的一项关键技术，传统的频谱检测方法或依赖于先验信息，或受限于低信噪比和运算复杂度的影响，在实际应用中均有一定的缺陷。针对此问题，本文基于协方差矩阵的检测算法，建立了频谱检测的低秩稀疏模型，并提出了一种盲频谱检测新方法，在对接收信号的协方差矩阵进行低秩稀

2、疏分解的基础上，以低秩矩阵间的特征差异作为判决准则进行频谱检测，不再需要事先获取主用户信号和噪声功率等先验信息。仿真结果验证了所提方法在低信噪比条件下具有较好的检测性能和鲁棒性。关键词：频谱感知；低秩；鲁棒主成分分析；GoDecomposition算法中图分类号：TN929．5文献标识码：A文章编号：1003-0530(2015)05-0521-07BlindSpectrumSensingwithLowRankandSparseModelCHENXu．shanZHANGXiong．wel‘YANGJi—binSUNMengZHANGXin．wei(1．Co

3、llegeofCommandInformationSystem，PLAUST，Nanjing210014，China；2．DepartmentofScienceandTechnology，TrafficPoliceDetachment，Xi’an710000，China)Abstract：SpectrumSensingisacornerstoneincognitiveradiowhichcandetectthespectrumholesinordertoraisespectrumutilizationratio．Traditionalspectrumsen

4、singdetectorsdependonsomepriorinformationorrestrictedbylowsignal—noiseratioandcomputationcomplexityinpracticalapplication．AGoDecbasedspectrumsensingdetectorisproposedforcombiningCO-variancebasedmethodswithlowrankandsparsemodeltheory．Theproposeddetectordividesthereceivedsignalintot

5、wosegmentsofequallength，andthendecomposestheeovariancematrixrespectivelybylowrankandsparsematrixdecomposi—tion．Theprimaryuserexistsifthediferencebetweenthelowrankmatricesislowerthanapredefinedthreshold．Simulationresultsshowthattheproposeddetectorhasrobustnessandhi【ghdetectionproba

6、bilityinlowSNRcase．Keywords：spectrumsensing；lowrank；robustprinciplecomponentanalysis；GoDecomposition高，或依赖于必要的先验信息。为此，Zeng等人提1引言出了基于协方差的特征值检测法(EigenvalueDetec．认知无线电(CognitiveRadio，CR)¨技术能够tionbasedonCovarianceMatrix)，无需任何先验在提供可靠通信的同时，达到频谱资源高效利用的知识就能获得较好的检测性能。Hou等人在此基础目标。频谱检测。是认知无线电

7、的一个重要环上，提出了一种基于RPCA(RobustPCA，鲁棒主成节，在不对主用户通信造成干扰的前提下，非授权分分析)的频谱检测方法9]。该方法假设主用户信用户利用检测到的频谱空穴来满足吞吐量和QoS号分布在低维的子空间中，利用接收信号协方差矩要求。传统的频谱检测方法主要包括能量检测法阵的低秩特性来判断是否存在主用户信号。(EnergyDetection)、循环平稳特征检测法(Cy—近年来出现的宽带频谱感知技术¨¨可以在较clostationaryFeatureDetection)、匹配滤波器检测短时间内提供更多的频谱接人机会，然而当需要较法(Match

8、edFilterDetection)等。这些方法或受限高频率分辨率