基于检测的正交匹配追踪算法及在频谱检测中的应用

发布时间：2017-05-20 18:08

  本文关键词：基于检测的正交匹配追踪算法及在频谱检测中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压缩感知(Compressed Sensing, CS)为信号采样理论带来了一场新的变革。其只需少量的观测值便能高效采集可压缩信号的信息,这一特性决定了压缩感知可以应用到诸多领域,如：频谱感知。压缩频谱感知技术一经提出就引起了广泛关注,它能够以远低于奈奎斯特采样速率对信号进行采样并运用到频谱感知技术当中。目前提出的各种压缩频谱感知方法因其可以降低采样速率和易于实现而被广泛关注,由此产生了一些经典的算法和改进的算法,但是该类算法大多是在稀疏度已知的条件下进行的,而实际应用中信号的稀疏度通常是未知的。因此,本文在稀疏度未知的条件下,探讨了一种基于检测的正交匹配追踪算法(Detection-based Orthogonal Match Pursuit Algorithm, DOMP)的频谱检测技术,以较低的速率对信号进行采样和重构,来实现频谱检测。首先,论文对频谱检测的关键技术做了简要的介绍,并就基于CS理论的频谱检测技术的国内外研究现状进行了讨论。其次,论文分别阐述了基于主用户发射机和接收机的频谱检测算法,并就基于主用户发射机和接收机的不同频谱检测算法特点做了比较,对其中基于发射机的能量检测算法进行了仿真实验和分析。然后,论文讨论了压缩感知理论中的信号稀疏变换、观测矩阵设计和重构算法设计,在此基础上,分析了几种常见的贪婪迭代算法,并做了仿真实验。并且针对先验条件未知的情况,讨论了DOMP重构算法,并就此算法做了仿真实验。最后,在讨论DOMP重构算法与频谱检测技术中的能量检测法的基础上,实现在稀疏度未知情况下的单节点检测。由于单点检测可能出现隐藏终端和阴影效应等问题,在可靠性及实用性等方面都有一定的缺陷,故引入多节点协同检测方法,并将多节点检测与单节点检测作对比,进行了仿真和性能分析。分析结果表明,多点检测检测出频谱空洞的概率更高,能够很好地解决单点检测存在的隐藏终端和阴影效应等问题。
【关键词】：频谱感知 压缩感知 基于检测的正交匹配算法 能量检测算法
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 频谱感知技术8-9
• 1.3 压缩感知技术9-10
• 1.4 基于压缩感知的频谱感知技术国内外研究现状10-11
• 1.5 论文主要工作和结构安排11-13
• 第二章 频谱感知算法分析13-27
• 2.1 引言13
• 2.2 频谱感知理论及模型13-15
• 2.2.1 频谱感知理论13-14
• 2.2.2 频谱感知模型14-15
• 2.3 基于主用户发射端和接收端的频谱检测法15-21
• 2.3.1 主用户发射端检测15-19
• 2.3.2 主用户接收端检测19-21
• 2.4 多认知用户频谱感知技术21-23
• 2.5 频谱感知算法的性能比较和仿真分析23-26
• 2.5.1 频谱感知算法的性能比较23-24
• 2.5.2 仿真分析24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 基于检测的正交匹配追踪算法27-46
• 3.1 引言27
• 3.2 压缩感知概述、问题描述及信号的稀疏表述27-30
• 3.3 信号重构算法的设计30-31
• 3.4 贪婪追踪算法31-37
• 3.5 基于检测的正交匹配追踪(DOMP)算法37-45
• 3.5.1 OMP的残差向量分析38-40
• 3.5.2 对于残差的假设检验40-42
• 3.5.3 门限选择42-43
• 3.5.4 仿真结果及分析43-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 基于DOMP重构算法的频谱感知46-57
• 4.1 引言46
• 4.2 基于DOMP算法的单用户频谱感知模型和方法46-48
• 4.3 基于DOMP算法的多用户频谱感知方法48-55
• 4.3.1 基于DOMP算法的多用户频谱感知过程48-49
• 4.3.2 仿真结果及性能分析49-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 结束语57-59
• 5.1 全文总结57-58
• 5.2 不足与展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62

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