專利名稱：一種認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及到一種認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的 信號(hào)分離方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無(wú)線頻譜資源都是固定分配的，對(duì)于那些已授權(quán)頻段，大部分利用率都很 低。近年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展更為迅速，頻譜資源也變得越來(lái)越緊張。為了解決頻譜資源 匱乏的問(wèn)題，基本思路就是盡量提高現(xiàn)有頻譜的利用率。為此，人們提出了認(rèn)知無(wú)線電的概念。認(rèn)知無(wú)線電的基本出發(fā)點(diǎn)就是為了提高頻譜利用率，無(wú)線通信設(shè)備可以按照某 種“伺機(jī)(Opportunistic Way) ”的方式工作在已授權(quán)的頻段內(nèi)。這種在空域、時(shí)域和頻域 中出現(xiàn)的可以被利用的頻譜資源被稱為“頻譜空洞”。認(rèn)知無(wú)線電的核心思想就是使具有認(rèn) 知功能的無(wú)線通信設(shè)備，即認(rèn)知用戶發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”并合理利用。當(dāng)無(wú)線通信設(shè)備通過(guò)“借用”的方式使用已授權(quán)的頻譜資源時(shí)，必須保證它的通信 不會(huì)影響到其他已授權(quán)用戶的通信。要做到這一點(diǎn)，認(rèn)知用戶必須按照一定的規(guī)則來(lái)使用 所發(fā)現(xiàn)的“頻譜空洞”。在認(rèn)知無(wú)線電中，這樣的規(guī)則是以某種機(jī)器可理解的形式(如XML 語(yǔ)言)加載到通信終端上。由于這些規(guī)則可以隨時(shí)根據(jù)頻譜的利用情況、通信業(yè)務(wù)的負(fù)荷 與分布等進(jìn)行不斷的調(diào)整，因此通過(guò)這些規(guī)則，頻譜管理者就能以更為靈活的方式來(lái)管理 寶貴的頻譜資源。但是，并不是所有的用戶都會(huì)遵循這些規(guī)則合理地使用“頻譜空洞”，這時(shí) 就會(huì)出現(xiàn)惡意終端的情況。這些惡意終端違反接入規(guī)則和頻譜分配策略，肆意接入認(rèn)知網(wǎng) 絡(luò)，占用頻譜資源，對(duì)其他正常接入的認(rèn)知用戶造成干擾，降低了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的通信效率。圖1是安全認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，N1、N2、N3和N4都是正常的認(rèn)知終端，按照一定的頻譜分配 策略接入到網(wǎng)絡(luò)中，并將接收到的信號(hào)發(fā)送至中心節(jié)點(diǎn)。圖2是存在惡意終端的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)， 其中附、N2、N3和N4都是正常的認(rèn)知終端，N5和N6是惡意終端，不遵守頻譜分配策略。而在無(wú)線電認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，惡性信號(hào)可能會(huì)占用很寬的頻譜，導(dǎo)致其他認(rèn)知用戶不 能有效回避惡意終端，從而影響自己的通信效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方 法，對(duì)中心節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分離，定位惡性信號(hào)，以便中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)定位的惡性 信號(hào)進(jìn)行規(guī)避。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法包括以下步驟(1)、定位頻譜邊緣a1、中心節(jié)點(diǎn)有M個(gè)接收機(jī)，分別進(jìn)行信號(hào)接收，得到M個(gè)接收信號(hào)Xi (t)，i = 1， 2，....，M，對(duì)接收到的M個(gè)接收信號(hào)求平均，得到接收信號(hào)的均值X
其中，Xi (t)是第i個(gè)接收機(jī)接收到的信號(hào)，t是接收時(shí)刻；對(duì)M個(gè)接收信號(hào)求平均，以使邊緣檢測(cè)更為準(zhǔn)確；a2、對(duì)接收信號(hào)的均值X進(jìn)行傅里葉變換，得到接收信號(hào)的頻率譜函數(shù)S (f) 其中，F(xiàn)T[ ·]代表傅里葉變換，f代表頻率；a3、首先，對(duì)頻率譜函數(shù)S(f)進(jìn)行小波變換 其中，WsS (f)代表頻率譜函數(shù)S (f)進(jìn)行小波變換，θ (f)是平滑函數(shù)，s是尺度因 子，es(f)是經(jīng)過(guò)尺度因子s變換之后的函數(shù)，“*”代表卷積運(yùn)算；然后，得到接收信號(hào)的頻譜邊緣 代表接收信號(hào)的第η個(gè)頻譜邊緣，Ws' S(f)代表對(duì)小波變換得到的函數(shù)WsS (f)
求導(dǎo)數(shù)，是頻譜函數(shù)s(f)相對(duì)于小波函數(shù)v(f)的尺度積，κ是整數(shù)， k=\
ψ (f)是小波函數(shù)，且ψ⑴是θ (f)的導(dǎo)數(shù)；maxjma是求極值運(yùn)算；(2)、分離信號(hào)Id1、根據(jù)接收信號(hào)的頻譜邊緣/ ，將接收信號(hào)的頻譜劃分為多個(gè)子頻段，每個(gè)子頻 段1設(shè)計(jì)M個(gè)相同的帶通濾波器B1, 1 = 1,2,..., L，L為子頻段段數(shù)，每個(gè)子頻段的帶通 濾波器B1的截止頻率根據(jù)該子頻段的頻譜邊緣確定；b2、針對(duì)子頻段1進(jìn)行信號(hào)分離(1)、帶通濾波子頻段1的M個(gè)相同的帶通濾波器B1分別對(duì)M個(gè)接收信號(hào)Xi(t)進(jìn)行濾波，得到 濾波后的信號(hào)為Xin(t) = Xi(t)*HB，i = 1，2，...，M其中，Hb為帶通濾波器B1的沖激響應(yīng)，xin(t)表示第i個(gè)接收信號(hào)濾波后的信號(hào)；(2)、調(diào)制到基帶然后，將濾波后信號(hào)Xin (t)調(diào)制到基帶xinL(t) = xin(t) · HModn, i = 1，2，…，MxinL(t)表示基帶信號(hào)，Hfcdn表示載波的時(shí)域表達(dá)式；
M個(gè)基帶信號(hào)XinJt)構(gòu)成基帶信號(hào)矩陣Υ，Γ=、,⑴，基帶信號(hào)矩陣Y的每一
-xMuXt) _ 個(gè)行向量表示一個(gè)基帶信號(hào)；(3)、預(yù)處理_中心化和白化中心化對(duì)基帶信號(hào)矩陣Y進(jìn)行以下運(yùn)算處理，得到中心化之后的基帶信號(hào)矩陣 Y: 其中，Ε{ · }代表期望運(yùn)算，中心化后的信號(hào)矩陣f的各個(gè)行向量均值為0 ；白化對(duì)中心化之后的基帶信號(hào)矩陣f以下運(yùn)算處理，得到白化后的基帶信號(hào)矩 陣F: 其中，C是五的特征向量，D是五{f.f『}的特征值，白化后的基帶信號(hào)矩陣 的各分量不相關(guān)，即}>的各行向量不相關(guān)；(4)、信號(hào)分離根據(jù)白化后的基帶信號(hào)矩陣#來(lái)求出分離矩陣W (4. 1)、初始化分離矩陣W 隨機(jī)生成一個(gè)MXN階矩陣；(4.2)、取分離矩陣W的第ρ個(gè)列向量W(:，p)，p = 1，2，3，…，N;(4. 3)、將列向量W(:，ρ)向量代入迭代式更新W(:，ρ)向量『(:,； )=五f)卜五{g’(r(:,;7)r.f)}·『(:,; );其中，g(·)是非二次函數(shù)，E{·}代表期望運(yùn)算，g' (·)代表對(duì)g(·)求導(dǎo)， “ · ”是相乘運(yùn)算，“T”是向量的轉(zhuǎn)置；(4. 4)、去相關(guān) 歸一化ff( ，ρ) = ff( ，ρ)/ ff( ，p) I I ；其中，“ I I · I I ”代表求向量的2范數(shù)；(4. 5)、如果兩次迭代計(jì)算出的列向量W ( ，ρ)基本相同，則算法收斂，這樣就計(jì)算 出分離矩陣的一個(gè)列向量，否則返回步驟(4.3)；(4. 6)、重復(fù)步驟(4.2) (4.5)計(jì)算出分離矩陣W的N個(gè)列向量，得到分離矩陣 W ；計(jì)算出分離矩陣W后，根據(jù)下式得出原始信號(hào)調(diào)制到基帶信號(hào)后的估計(jì)值5:S = Wr-Y其中，化后的基帶信號(hào)矩陣；估計(jì)值左即為分離后的信號(hào)矩陣，左的各行向量都是基帶信號(hào)，并解調(diào)，解調(diào)后的信 號(hào)矩陣S
S = S-Hdm其中，HM。dn是解調(diào)函數(shù)的時(shí)域表達(dá)式，Hlldfodn由子頻段所取的兩個(gè)頻譜邊緣確定；信號(hào)矩陣力中的行向量為源信號(hào)的估計(jì)值，從而中心節(jié)點(diǎn)將接收到的信號(hào)進(jìn)行信 號(hào)分離，不符合頻譜分配規(guī)則的信號(hào)就為惡性信號(hào)，定位惡性信號(hào)；b3、重復(fù)步驟b2，將所有子頻段的惡性信號(hào)定位。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 假設(shè)源信號(hào)s (t)為N維信號(hào)，包括正常信號(hào)和惡意信號(hào)，混合矩陣A為MXN矩陣， 接收的信號(hào)X (t)為M維向量，加性高斯白噪聲η (t)，則有χ (t) = As (t) +n (t)這樣可以找到分離矩陣W，使得s(t) = Wr x(t)其中是源信號(hào)的估計(jì)值，χ (t)是接收信號(hào)，“ · ”代表乘法運(yùn)算，從而將接收到 的N維信號(hào)進(jìn)行分離。在本發(fā)明中，首先，通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)的M個(gè)接收機(jī)，分別進(jìn)行信號(hào)接收，得到M個(gè)接收 信號(hào)Xi(t)，i = 1，2，. . . .，M，然后進(jìn)行小波邊緣檢測(cè)，得到接收信號(hào)的頻譜邊緣；然后，根 據(jù)接收信號(hào)的頻譜邊緣/ ，將接收信號(hào)的頻譜劃分為多個(gè)子頻段，每個(gè)子頻段j設(shè)計(jì)M個(gè)相 同的帶通濾波器Bpj = 1，2，...，J，J為子頻段段數(shù)，帶通濾波器B」的截止頻譜根據(jù)該子頻 段的頻譜邊緣/ 確定，用M個(gè)相同的帶通濾波器B」分別對(duì)M個(gè)接收信號(hào)Xi (t)進(jìn)行帶通濾波 得到濾波后的信號(hào)Xin (t)；其次，再將濾波后的信號(hào)Xin (t)進(jìn)行基帶調(diào)制，得到M個(gè)基帶信 號(hào)xinL(t)構(gòu)成的基帶信號(hào)矩陣Y，對(duì)基帶信號(hào)矩陣Y進(jìn)行中心化、白化，得到白化后的基帶 信號(hào)矩陣f，根據(jù)白化后的基帶信號(hào)矩陣f來(lái)求出分離矩陣W;最后，計(jì)算出分離矩陣W后， 根據(jù)公式S = Wr . f得出原始信號(hào)調(diào)制到基帶信號(hào)后的估計(jì)值左，根據(jù)公式左=5 · U 行解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)矩陣5，信號(hào)矩陣5中的行向量為源信號(hào)的估計(jì)值，從而中心節(jié)點(diǎn)將 接收到的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分離，不符合頻譜分配規(guī)則的信號(hào)就為惡性信號(hào)，定位惡性信號(hào)；


圖1是安全認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖2是存在惡意終端的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖3是本發(fā)明認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法一種具體實(shí)施方式
原理框圖；圖4是圖1中源信號(hào)Sl 4的時(shí)域圖；圖5是圖1中源信號(hào)Sl 4的頻域圖；圖6是圖1中接收信號(hào)的均值、頻譜及頻譜邊緣圖；圖7是圖1中4個(gè)接收信號(hào)帶通濾波器濾波后的頻譜圖；圖8是圖1中解調(diào)后的分離信號(hào)的時(shí)域圖；圖9是圖1中解調(diào)后的分離信號(hào)的頻域圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖3是本發(fā)明認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法一種具體實(shí)施方式
原理框圖在本實(shí)施例中，有兩個(gè)正常認(rèn)知終端發(fā)送正常源信號(hào)S1、S2，有兩個(gè)惡意終端發(fā)送惡意信號(hào)S3、S4，即有4個(gè)源信號(hào)，其中正常信號(hào)2個(gè)，惡意信號(hào)2個(gè)。接收機(jī)Rl 4，即接 收機(jī)數(shù)量M = 4將接收到的信號(hào)發(fā)送給中心節(jié)點(diǎn)處理，信噪比均為10db。這些源信號(hào)的帶 寬及載波見(jiàn)表1 : 表 1這些源信號(hào)Sl 4的時(shí)域圖見(jiàn)圖4，其中(a) (b) (c) (d)分別代表源信號(hào)Si，S2， S3, S4。這些源信號(hào)Sl 4的頻域圖見(jiàn)圖5，其中(a) (b) (c) (d)分別代表源信號(hào)Si， S2，S3，S4的頻譜，從圖中，我們可以看出4個(gè)源信號(hào)Si，S2，S3，S4的載波分別為40MHz、 80MHz、40MHz、40MHz，帶寬為 20MHz、IOMHz、IOMHz、IOMHz。在本實(shí)施例中，小波邊緣檢測(cè)中，采用的小波是高斯小波，如下式，其中J表示任 意整數(shù) 接收信號(hào)的均值、頻譜及頻譜邊緣見(jiàn)圖6，其中，(a)是中心節(jié)點(diǎn)處收到的4個(gè)信號(hào) 的均值X，(b)是接收信號(hào)均值的頻率譜函數(shù)S(f)，由圖可看出整個(gè)寬頻被分為2個(gè)子頻段， 即子頻段數(shù)L = 2，(c)是小波檢測(cè)出的邊緣，檢測(cè)的頻譜邊界值為[A =30.46875MHz， /2 = 50.586MHz] ,[ /3 = 75.390625MHz，/4 = 85.546875MHz]，實(shí)際邊界值為，[75MHz，85MHz]，結(jié)果顯示小波邊緣檢測(cè)較為準(zhǔn)確。在本實(shí)施例中，以第一個(gè)子頻段[30MHz，50MHz]為例，由于頻譜比較連續(xù)且平 滑，設(shè)置濾波器帶寬要寬于小波檢測(cè)出的邊界值，在本實(shí)施例中把濾波器的截止頻率設(shè)為 [20MHz,60MHz]。圖7為4個(gè)接收信號(hào)帶通濾波器濾波后的頻譜圖，其中(a)、(b)、(c)、(d)分別表 示中心節(jié)點(diǎn)接收到的4個(gè)信號(hào)X1 (t)，x2 (t)，X3 (t)，x4 (t)經(jīng)過(guò)濾波器濾波后的信號(hào)xln(t)，X2n (t), X3n (t), X4n (t)頻譜。圖8是分離信號(hào)的時(shí)域圖，其中，(a) (b) (c) (d)分別代表分離出來(lái)的信號(hào)，得到的 是源信號(hào)的估計(jì)值。圖9是分離信號(hào)的頻域圖，由于分離出來(lái)的信號(hào)是寬頻信號(hào)，信號(hào)持續(xù)時(shí)間短，變 化頻率高，時(shí)域上分辨不出信號(hào)，但可以從頻域看出，如圖9所示，(a)是源信號(hào)Si、即正常 信號(hào)，(b)是源信號(hào)S4，惡意信號(hào)，(d)是源信號(hào)S3、惡意信號(hào)，(c)是信道產(chǎn)生的噪聲。由于源信號(hào)S2不在所選子頻段中，我們將在下一個(gè)子頻段分離出它。通過(guò)本實(shí)施例，我們可以看出，本發(fā)明認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法對(duì)接收信 號(hào)的分離有良好的效果。盡管上面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人 員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)講，只 要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變 化是顯而易見(jiàn)的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
一種認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、定位頻譜邊緣a1、中心節(jié)點(diǎn)有M個(gè)接收機(jī)，分別進(jìn)行信號(hào)接收，得到M個(gè)接收信號(hào)xi(t)，i＝1，2，....，M，對(duì)接收到的M個(gè)接收信號(hào)求平均，得到接收信號(hào)的均值X <mrow><mi>X</mi><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mi>M</mi></mfrac><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi></munderover><msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中，xi(t)是第i個(gè)接收機(jī)接收到的信號(hào)，t是接收時(shí)刻；對(duì)M個(gè)接收信號(hào)求平均，以使邊緣檢測(cè)更為準(zhǔn)確；a2、對(duì)接收信號(hào)的均值X進(jìn)行傅里葉變換，得到接收信號(hào)的頻率譜函數(shù)S(f) <mrow><mi>S</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>FT</mi><mo>[</mo><mi>X</mi><mo>]</mo><mo>=</mo><msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow><mo>-</mo><mo>&infin;</mo> </mrow> <mrow><mo>+</mo><mo>&infin;</mo> </mrow></msubsup><mi>X</mi><mo>&CenterDot;</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;ft</mi> </mrow></msup><mi>dt</mi> </mrow>其中，ET[·]代表傅里葉變換，f代表頻率；a3、首先，對(duì)頻率譜函數(shù)S(f)進(jìn)行小波變換WsS(f)＝S(f)*θs(f) <mrow><msub> <mi>&theta;</mi> <mi>s</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mi>s</mi></mfrac><mi>&theta;</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>f</mi><mi>s</mi> </mfrac> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中，WsS(f)代表頻率譜函數(shù)S(f)進(jìn)行小波變換，θ(f)是平滑函數(shù)，s是尺度因子，θs(f)是經(jīng)過(guò)尺度因子s變換之后的函數(shù)，“*”代表卷積運(yùn)算；然后，得到接收信號(hào)的頻譜邊緣 <mrow><msub> <mover><mi>f</mi><mo>^</mo> </mover> <mi>n</mi></msub><mo>=</mo><munder> <mrow><mi>max</mi><mi>ima</mi> </mrow> <mi>f</mi></munder><mo>|</mo><msup> <msub><mi>W</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>&prime;</mo></msup><mi>S</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mrow><mo>=</mo><munder> <mrow><mi>max</mi><mi>ima</mi> </mrow> <mi>f</mi></munder><mo>|</mo><munderover> <mi>&Pi;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>K</mi></munderover><mi>&psi;</mi><msub> <mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mo>)</mo> </mrow> <msup><mn>2</mn><mi>k</mi> </msup></msub><mo>*</mo><mi>S</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow>代表接收信號(hào)的第n個(gè)頻譜邊緣，Ws′S(f)代表對(duì)小波變換得到的函數(shù)WsS(f)求導(dǎo)數(shù)，是頻譜函數(shù)S(f)相對(duì)于小波函數(shù)ψ(f)的尺度積，K是整數(shù)，ψ(f)是小波函數(shù)，且ψ(f)是θ(f)的導(dǎo)數(shù)；是求極值運(yùn)算；(2)、分離信號(hào)b1、根據(jù)接收信號(hào)的頻譜邊緣，將接收信號(hào)的頻譜劃分為多個(gè)子頻段，每個(gè)子頻段l設(shè)計(jì)M個(gè)相同的帶通濾波器Bl，l＝1，2，...，L，L為子頻段段數(shù)，每個(gè)子頻段的帶通濾波器Bl的截止頻率根據(jù)該子頻段的頻譜邊緣確定；b2、針對(duì)子頻段l進(jìn)行信號(hào)分離(1)、帶通濾波子頻段l的M個(gè)相同的帶通濾波器Bl分別對(duì)M個(gè)接收信號(hào)xi(t)進(jìn)行濾波，得到濾波后的信號(hào)為xin(t)＝xi(t)*HB，i＝1，2，…，M其中，HB為帶通濾波器Bl的沖激響應(yīng)，xin(t)表示第i個(gè)接收信號(hào)濾波后的信號(hào)；(2)、調(diào)制到基帶然后，將濾波后信號(hào)xin(t)調(diào)制到基帶xinL(t)＝xin(t)·HModn，i＝1，2，…，MxinL(t)表示基帶信號(hào)，HModn表示載波的時(shí)域表達(dá)式；M個(gè)基帶信號(hào)xinL(t)構(gòu)成基帶信號(hào)矩陣Y，基帶信號(hào)矩陣Y的每一個(gè)行向量表示一個(gè)基帶信號(hào)；(3)、預(yù)處理-中心化和白化中心化對(duì)基帶信號(hào)矩陣Y進(jìn)行以下運(yùn)算處理，得到中心化之后的基帶信號(hào)矩陣 <mrow><mover> <mi>Y</mi> <mo>~</mo></mover><mo>=</mo><mi>Y</mi><mo>-</mo><mi>E</mi><mo>{</mo><mi>Y</mi><mo>}</mo> </mrow>其中，E{·}代表期望運(yùn)算，中心化后的信號(hào)矩陣的各個(gè)行向量均值為0。白化對(duì)中心化之后的基帶信號(hào)矩陣以下運(yùn)算處理，得到白化后的基帶信號(hào)矩陣 <mrow><mover> <mi>Y</mi> <mo>^</mo></mover><mo>=</mo><mi>C</mi><mo>&CenterDot;</mo><msup> <mi>D</mi> <mrow><mo>-</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac> </mrow></msup><mo>&CenterDot;</mo><msup> <mi>C</mi> <mi>T</mi></msup><mo>&CenterDot;</mo><mover> <mi>Y</mi> <mo>~</mo></mover> </mrow>其中，C是的特征向量，D是的特征值，白化后的基帶信號(hào)矩陣的各分量不相關(guān)，即的各行向量不相關(guān)；(4)、信號(hào)分離根據(jù)白化后的基帶信號(hào)矩陣來(lái)求出分離矩陣W(4.1)、初始化分離矩陣W隨機(jī)生成一個(gè)M×N階矩陣；(4.2)、取分離矩陣W的第p個(gè)列向量W(，p)，p＝1，2，3，…，N；(4.3)、將列向量W(，p)向量代入迭代式更新W(，p)向量 <mrow><mi>W</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>p</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>E</mi><mo>{</mo><mover> <mi>Y</mi> <mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo><mi>g</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>W</mi> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>p</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>T</mi> </msup> <mo>&CenterDot;</mo> <mover><mi>Y</mi><mo>^</mo> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mo>-</mo><mi>E</mi><mo>{</mo><msup> <mi>g</mi> <mo>&prime;</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>W</mi> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>p</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>T</mi> </msup> <mo>&CenterDot;</mo> <mover><mi>Y</mi><mo>^</mo> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mo>&CenterDot;</mo><mi>W</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>p</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>其中，g(·)是非二次函數(shù)，E{·}代表期望運(yùn)算，g′(·)代表對(duì)g(·)求導(dǎo)，“·”是相乘運(yùn)算，“T”是向量的轉(zhuǎn)置；(4.4)、去相關(guān) <mrow><mi>W</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>p</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>W</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>p</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>p</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><mi>W</mi><msup> <mrow><mo>(</mo><mo>:</mo><mo>,</mo><mi>p</mi><mo>)</mo> </mrow> <mi>T</mi></msup><mo>&CenterDot;</mo><mi>W</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>W</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>:</mo> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>歸一化W(，p)＝W(，p)/||W(，p)||；其中，“||·||”代表求向量的2范數(shù)；(4.5)、如果兩次迭代計(jì)算出的列向量W(，p)基本相同，則算法收斂，這樣就計(jì)算出分離矩陣的一個(gè)列向量，否則返回步驟(4.3)；(4.6)、重復(fù)步驟(4.2)～(4.5)計(jì)算出分離矩陣W的N個(gè)列向量，得到分離矩陣W；計(jì)算出分離矩陣W后，根據(jù)下式得出原始信號(hào)調(diào)制到基帶信號(hào)后的估計(jì)值 <mrow><mover> <mi>S</mi> <mo>^</mo></mover><mo>=</mo><msup> <mi>W</mi> <mi>T</mi></msup><mo>&CenterDot;</mo><mover> <mi>Y</mi> <mo>^</mo></mover> </mrow>其中，白化后的基帶信號(hào)矩陣；估計(jì)值即為分離后的信號(hào)矩陣，的各行向量都是基帶信號(hào)，并解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)矩陣 <mrow><mover> <mi>S</mi> <mo>~</mo></mover><mo>=</mo><mover> <mi>S</mi> <mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo><msub> <mi>H</mi> <mi>DeModn</mi></msub> </mrow>其中，HDeModn是解調(diào)函數(shù)的時(shí)域表達(dá)式，HDeModn由子頻段所取的兩個(gè)頻譜邊緣確定。信號(hào)矩陣中的行向量為源信號(hào)的估計(jì)值，從而中心節(jié)點(diǎn)將接收到的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分離，不符合頻譜分配規(guī)則的信號(hào)就為惡性信號(hào)，定位惡性信號(hào)；b3、重復(fù)步驟b2，將所有子頻段的惡性信號(hào)定位。FSA00000105662600014.tif,FSA00000105662600017.tif,FSA00000105662600018.tif,FSA00000105662600019.tif,FSA00000105662600021.tif,FSA00000105662600022.tif,FSA00000105662600023.tif,FSA00000105662600024.tif,FSA00000105662600026.tif,FSA00000105662600027.tif,FSA00000105662600028.tif,FSA00000105662600031.tif,FSA00000105662600032.tif,FSA00000105662600033.tif,FSA00000105662600034.tif,FSA00000105662600035.tif,FSA00000105662600038.tif,FSA000001056626000310.tif,FSA000001056626000311.tif,FSA000001056626000312.tif,FSA000001056626000313.tif,FSA00000105662600041.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法，其特征在于，所述的小波 函數(shù)Ψ (f)為高斯小波，其中J表示任意整數(shù)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信號(hào)分離方法，首先，通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)接收到M個(gè)接收信號(hào)xi(t)，i＝1，2，....，M，然后進(jìn)行小波邊緣檢測(cè)得到頻譜邊緣將接收信號(hào)的頻譜劃分為多個(gè)子頻段，每個(gè)子頻段j設(shè)計(jì)M個(gè)相同的帶通濾波器Bj，其截止頻譜根據(jù)該子頻段的頻譜邊緣確定，用M個(gè)相同的帶通濾波器Bj分別對(duì)M個(gè)接收信號(hào)xi(t)進(jìn)行帶通濾波得到濾波后的信號(hào)xin(t)，然后進(jìn)行基帶調(diào)制，得到M個(gè)基帶信號(hào)xinL(t)構(gòu)成的基帶信號(hào)矩陣Y，對(duì)基帶信號(hào)矩陣Y進(jìn)行中心化、白化，得到矩陣根據(jù)矩陣來(lái)求出分離矩陣W；根據(jù)公式得出原始信號(hào)估計(jì)值根據(jù)公式進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)矩陣信號(hào)矩陣中的行向量為源信號(hào)的估計(jì)值，從而中心節(jié)點(diǎn)將接收到的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分離，不符合頻譜分配規(guī)則的信號(hào)就為惡性信號(hào)，定位惡性信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK101867421SQ20101017607
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者劉丹, 劉健, 李超, 鄺育軍, 隆克平 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)