基于压缩采样的联合谱感知技术研究
发布时间：2021-11-11 10:43
无线用户和高带宽应用的爆发式增长导致频谱拥挤问题日益突出,针对此问题,认知无线电系统构建了一种基于频谱感知的动态分配频谱资源的框架。该系统的基本功能是谱感知,即通过估计频谱利用情况找出潜在可使用的频谱空穴,从而满足更多用户的接入需求。目前针对谱感知技术的研究有两个新的动态:一是基于阵列技术的联合频率和到达角（DOA）的谱感知,二是基于压缩采样的谱感知。前者可以从空间维度复用谱资源从而提高频谱利用率,后者则可以有效解决宽带信号采样率高的问题。如果将上述两种技术结合起来,就可以同时利用二者的优势,但如此一来将在系统结构、数据模型、感知算法等方面面临诸多问题,而且目前相关的研究尚不充分。为此,本文系统地研究了基于压缩采样的联合频率和DOA的谱感知技术,针对子带单信号、子带多信号和子带信号个数超过阵元数的场景,设计了两种基于压缩采样的阵列接收机结构,建立了相应的接收模型,分析了模型的克拉美罗界（CRB）,并提出了基于三线性分解、子空间分解和迭代极大似然的联合频率和DOA的谱感知算法。本文主要贡献如下:1、针对子带单信号场景,通过联合空间和频率信息建立了压缩采样阵列模型。针对该模型,提出了基于三...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 研究动态
1.2.1 压缩采样技术
1.2.2 谱感知
1.2.3 压缩采样技术在谱感知中的应用
1.3 本文的主要内容和章节安排
第二章 子带单信号压缩采样联合谱感知
2.1 阵列模型与压缩采样
2.1.1 阵列模型
2.1.2 压缩采样
2.2 子带单信号压缩采样的阵列模型
2.2.1 接收机结构
2.2.2 信号接收模型
2.3 联合估计算法
2.3.1 基于三线性分解的算法
2.3.2 基于奇异值分解的三线性分解算法
2.3.3 基于子空间分解的算法
2.4 性能分析
2.4.1 估计性能
2.4.2 计算复杂度
2.5 仿真实验
2.5.1 信噪比的影响
2.5.2 通道数的影响
2.5.3 信源数的影响
2.5.4 快拍数的影响
2.6 本章小结
第三章 子带多信号压缩采样联合谱感知
3.1 子带多信号压缩采样的阵列模型和联合估计算法
3.1.1 信号接收模型
3.1.2 联合估计算法
3.2 辨识性和估计性能
3.2.1 辨识性
3.2.2 估计性能
3.3 仿真实验
3.3.1 信噪比的影响
3.3.2 信源数的影响
3.3.3 部分子带信源数过多的影响
3.4 本章小结
第四章 稀疏阵列压缩采样联合谱感知
4.1 基于Nyquist采样的稀疏阵列协方差矩阵扩展技术
4.2 基于压缩采样的稀疏阵列协方差矩阵扩展技术
4.3 仿真实验
4.3.1 信噪比的影响
4.3.2 通道数的影响
4.3.3 信源数的影响
4.3.4 部分子带信源数过多的影响
4.4 本章小结
第五章 结构简化的压缩采样联合谱感知
5.1 结构简化的压缩采样阵列接收
5.2 联合估计算法和估计性能
5.2.1 联合估计算法
5.2.2 估计性能
5.3 仿真实验
5.3.1 信噪比的影响
5.3.2 信源数的影响
5.3.3 快拍数的影响
5.4 本章小结
第六章 基于迭代极大似然的压缩采样联合谱感知
6.1 确定极大似然函数凸分析
6.1.1 确定极大似然估计
6.1.2 似然函数凸分析
6.1.3 仿真实验
6.2 确定极大似然DOA估计算法
6.2.1 基于压缩感知的DOA初值估计
6.2.2 基于压缩感知的迭代极大似然DOA估计算法
6.2.3 仿真实验
6.3 基于极大似然的压缩采样联合估计算法
6.3.1 似然函数凸分析
6.3.2 迭代极大似然估计算法
6.3.3 仿真实验
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录A
A.1 矩阵运算定义
A.2 ?范数定义
A.3 矩阵混合范数定义
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Sub-Nyquist采样的单通道频谱感知技术[J]. 杨鹏,樊昀,黄知涛,柳征,姜文利. 国防科技大学学报. 2013(04)
[2]水下目标方位估计的克拉美-罗界研究[J]. 曾雄飞,孙贵青,黄海宁. 电子与信息学报. 2013(01)
[3]阵列信号处理在地震震源位置及震级估计中的应用[J]. 程水英,张剑云,罗景青. 信号处理. 2007(04)
[4]认知无线电:原理、技术与发展趋势[J]. 王军,李少谦. 中兴通讯技术. 2007(03)
[5]认知无线电的频谱感知技术研究[J]. 谭学治,姜靖,孙洪剑. 信息安全与通信保密. 2007(03)
[6]认知无线电关键技术及应用的研究现状[J]. 郭彩丽,张天魁,曾志民,冯春燕. 电信科学. 2006(08)
博士论文
[1]基于压缩感知的宽带频谱感知技术研究[D]. 李含青.哈尔滨工业大学 2014
[2]压缩感知在认知无线电宽带频谱感知中的应用研究[D]. 吴宏林.华中科技大学 2012
[3]认知无线电宽带频谱感知技术研究[D]. 王悦.北京邮电大学 2011
本文编号：3488716
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 研究动态
1.2.1 压缩采样技术
1.2.2 谱感知
1.2.3 压缩采样技术在谱感知中的应用
1.3 本文的主要内容和章节安排
第二章 子带单信号压缩采样联合谱感知
2.1 阵列模型与压缩采样
2.1.1 阵列模型
2.1.2 压缩采样
2.2 子带单信号压缩采样的阵列模型
2.2.1 接收机结构
2.2.2 信号接收模型
2.3 联合估计算法
2.3.1 基于三线性分解的算法
2.3.2 基于奇异值分解的三线性分解算法
2.3.3 基于子空间分解的算法
2.4 性能分析
2.4.1 估计性能
2.4.2 计算复杂度
2.5 仿真实验
2.5.1 信噪比的影响
2.5.2 通道数的影响
2.5.3 信源数的影响
2.5.4 快拍数的影响
2.6 本章小结
第三章 子带多信号压缩采样联合谱感知
3.1 子带多信号压缩采样的阵列模型和联合估计算法
3.1.1 信号接收模型
3.1.2 联合估计算法
3.2 辨识性和估计性能
3.2.1 辨识性
3.2.2 估计性能
3.3 仿真实验
3.3.1 信噪比的影响
3.3.2 信源数的影响
3.3.3 部分子带信源数过多的影响
3.4 本章小结
第四章 稀疏阵列压缩采样联合谱感知
4.1 基于Nyquist采样的稀疏阵列协方差矩阵扩展技术
4.2 基于压缩采样的稀疏阵列协方差矩阵扩展技术
4.3 仿真实验
4.3.1 信噪比的影响
4.3.2 通道数的影响
4.3.3 信源数的影响
4.3.4 部分子带信源数过多的影响
4.4 本章小结
第五章 结构简化的压缩采样联合谱感知
5.1 结构简化的压缩采样阵列接收
5.2 联合估计算法和估计性能
5.2.1 联合估计算法
5.2.2 估计性能
5.3 仿真实验
5.3.1 信噪比的影响
5.3.2 信源数的影响
5.3.3 快拍数的影响
5.4 本章小结
第六章 基于迭代极大似然的压缩采样联合谱感知
6.1 确定极大似然函数凸分析
6.1.1 确定极大似然估计
6.1.2 似然函数凸分析
6.1.3 仿真实验
6.2 确定极大似然DOA估计算法
6.2.1 基于压缩感知的DOA初值估计
6.2.2 基于压缩感知的迭代极大似然DOA估计算法
6.2.3 仿真实验
6.3 基于极大似然的压缩采样联合估计算法
6.3.1 似然函数凸分析
6.3.2 迭代极大似然估计算法
6.3.3 仿真实验
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录A
A.1 矩阵运算定义
A.2 ?范数定义
A.3 矩阵混合范数定义
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Sub-Nyquist采样的单通道频谱感知技术[J]. 杨鹏,樊昀,黄知涛,柳征,姜文利. 国防科技大学学报. 2013(04)
[2]水下目标方位估计的克拉美-罗界研究[J]. 曾雄飞,孙贵青,黄海宁. 电子与信息学报. 2013(01)
[3]阵列信号处理在地震震源位置及震级估计中的应用[J]. 程水英,张剑云,罗景青. 信号处理. 2007(04)
[4]认知无线电:原理、技术与发展趋势[J]. 王军,李少谦. 中兴通讯技术. 2007(03)
[5]认知无线电的频谱感知技术研究[J]. 谭学治,姜靖,孙洪剑. 信息安全与通信保密. 2007(03)
[6]认知无线电关键技术及应用的研究现状[J]. 郭彩丽,张天魁,曾志民,冯春燕. 电信科学. 2006(08)
博士论文
[1]基于压缩感知的宽带频谱感知技术研究[D]. 李含青.哈尔滨工业大学 2014
[2]压缩感知在认知无线电宽带频谱感知中的应用研究[D]. 吴宏林.华中科技大学 2012
[3]认知无线电宽带频谱感知技术研究[D]. 王悦.北京邮电大学 2011
本文编号：3488716
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