基于非重构压缩感知的协作频谱感知技术研究

发布时间：2017-05-01 06:00

  本文关键词：基于非重构压缩感知的协作频谱感知技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：认知无线电实现了频谱的动态接入,极大的提高了频谱利用率。频谱感知作为认知无线电中检测频谱空穴的手段,其中单节点频谱感知信号检测方式直接影响最终的频谱判决结果。由深衰落造成的漏检,会导致认知用户占用主用户频带,此时认知用户需要较高的检测灵敏度。而协作频谱感知技术将多个认知用户信息按照特定的方式进行融合,可以提高检测效果,降低认知用户检测灵敏度要求。压缩感知技术将随机矩阵理论应用于信号测量,突破了奈奎斯特采样定理的限制,可以降低采样频率,减少样本数目。本文将压缩感知技术引入到协作频谱感知中,降低采样频率和运算数据量,缩短检测时间。首先,建立了压缩采样下能量感知基本模型,分析了压缩采样和信道衰落对检测效果的影响。由压缩感知测量矩阵约束等距性,得到了推论:压缩感知采样后能量累积结果近似服从自由度降低的卡方分布。进一步,分析对比压缩感知采样降低样本数据和降低观测时间减少样本数据能量感知效果,可知能量检测方式对样本数目和噪声不确定度较为敏感,无法充分利用压缩感知技术所获得的信息。为降低信道衰落的影响,本文基于双门限检测,提出了一种协作频谱感知信息硬合并方式,双门限或准则。推导了其检测概率和虚警概率表达式,给出了“双门限或准则”下最优协作用户数目约束条件。理论研究和仿真表明,“双门限或准则”在具有传统或准则较高检测概率的同时,大幅度降低了虚警概率,且可以有效克服信道衰落的影响。本文针对当前特征值检测中由于利用采样协方差矩阵代替统计协方差矩阵而带来的难以确定检测门限问题,提出了一种适用于低虚警概率要求的特征值检测精确门限设置方式,详细推导了虚警概率和门限值之间的关系表达式。仿真结果表明所提出的方式,可以使得检测门限与虚警概率基本对应。最后,对压缩感知采样下特征值检测方式进行了探讨。结合自由矩阵理论,分别对认知用户采用不同测量矩阵,采用相同测量矩阵和采用相同优化后矩阵时的样本协方差矩阵特征值扩散度进行了分析,证明了特征值检测应用于压缩感知背景下的可行性,并指明了此时测量矩阵的一种优化方向。
【关键词】：压缩感知 协作频谱感知 信息融合 能量检测 特征值检测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题的来源9
• 1.2 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析10-13
• 1.3.1 国内外研究现状10-12
• 1.3.2 国内外文献综述的简析12-13
• 1.4 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 基于非重构压缩感知的协作频谱感知技术15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 压缩感知技术15-18
• 2.2.1 信号的稀疏性和冗余性15-16
• 2.2.2 压缩感知过程16-17
• 2.2.3 信号恢复中的重构与非重构17-18
• 2.3 频谱感知技术18-20
• 2.3.1 频谱感知技术指标18
• 2.3.2 单节点频谱感知技术18-19
• 2.3.3 协作频谱感知技术19-20
• 2.4 信号检测技术20-23
• 2.4.1 能量检测技术20-21
• 2.4.2 特征值检测技术21-23
• 2.5 无线信道模型23-25
• 2.5.1 大尺度衰落24
• 2.5.2 小尺度衰落24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 基于压缩感知的能量检测技术研究26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 基于压缩感知的能量检测效果分析26-32
• 3.3 衰落信道下单节点频谱感知32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 基于双门限或准则的协作频谱感知35-44
• 4.1 引言35
• 4.2 双门限或准则协作频谱感知流程35-40
• 4.2.1 双门限或准则感知模型35-36
• 4.2.2 双门限或准则协作感知过程36-38
• 4.2.3 双门限或准则性能分析38-40
• 4.3 双门限或准则最优协作用户数目分析40-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 基于特征值检测的协作频谱感知44-56
• 5.1 引言44
• 5.2 基于精确虚警要求的特征值检测门限研究44-47
• 5.3 压缩感知下特征值检测探究47-54
• 5.3.1 感知节点具有不同测量矩阵的特征值检测48-49
• 5.3.2 感知节点具有相同高斯测量矩阵的特征值检测49-50
• 5.3.3 应用特征值检测时测量矩阵优化目标50-54
• 5.4 本章小结54-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果61-63
• 致谢63-64
• 个人简历64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 石光明;刘丹华;高大化;刘哲;林杰;王良君;;压缩感知理论及其研究进展[J];电子学报;2009年05期

2 韩晓晗;;无线信道特性分析[J];广播电视信息;2009年07期

3 陈涛;李正炜;王建立;王斌;郭爽;;应用压缩传感理论的单像素相机成像系统[J];光学精密工程;2012年11期

4 谢怀忠;易辉跃;胡艳军;胡宏林;;基于门限动态调整的最优协作检测方法[J];计算机工程;2012年07期

5 顾彬;杨震;;一种基于压缩感知的非重构频谱检测新算法[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2010年06期

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  本文关键词：基于非重构压缩感知的协作频谱感知技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：338313