基于非重構(gòu)壓縮感知的協(xié)作頻譜感知技術(shù)研究.pdf

1、認知無線電實現(xiàn)了頻譜的動態(tài)接入，極大的提高了頻譜利用率。頻譜感知作為認知無線電中檢測頻譜空穴的手段，其中單節(jié)點頻譜感知信號檢測方式直接影響最終的頻譜判決結(jié)果。由深衰落造成的漏檢，會導(dǎo)致認知用戶占用主用戶頻帶，此時認知用戶需要較高的檢測靈敏度。而協(xié)作頻譜感知技術(shù)將多個認知用戶信息按照特定的方式進行融合，可以提高檢測效果，降低認知用戶檢測靈敏度要求。壓縮感知技術(shù)將隨機矩陣理論應(yīng)用于信號測量，突破了奈奎斯特采樣定理的限制，可以降低采樣頻率，減

2、少樣本數(shù)目。
　　本文將壓縮感知技術(shù)引入到協(xié)作頻譜感知中，降低采樣頻率和運算數(shù)據(jù)量，縮短檢測時間。
　　首先，建立了壓縮采樣下能量感知基本模型，分析了壓縮采樣和信道衰落對檢測效果的影響。由壓縮感知測量矩陣約束等距性，得到了推論：壓縮感知采樣后能量累積結(jié)果近似服從自由度降低的卡方分布。進一步，分析對比壓縮感知采樣降低樣本數(shù)據(jù)和降低觀測時間減少樣本數(shù)據(jù)能量感知效果，可知能量檢測方式對樣本數(shù)目和噪聲不確定度較為敏感，無法充分利用壓

3、縮感知技術(shù)所獲得的信息。
　　為降低信道衰落的影響，本文基于雙門限檢測，提出了一種協(xié)作頻譜感知信息硬合并方式，雙門限或準則。推導(dǎo)了其檢測概率和虛警概率表達式，給出了“雙門限或準則”下最優(yōu)協(xié)作用戶數(shù)目約束條件。理論研究和仿真表明，“雙門限或準則”在具有傳統(tǒng)或準則較高檢測概率的同時，大幅度降低了虛警概率，且可以有效克服信道衰落的影響。
　　本文針對當(dāng)前特征值檢測中由于利用采樣協(xié)方差矩陣代替統(tǒng)計協(xié)方差矩陣而帶來的難以確定檢測門限問

4、題，提出了一種適用于低虛警概率要求的特征值檢測精確門限設(shè)置方式，詳細推導(dǎo)了虛警概率和門限值之間的關(guān)系表達式。仿真結(jié)果表明所提出的方式，可以使得檢測門限與虛警概率基本對應(yīng)。
　　最后，對壓縮感知采樣下特征值檢測方式進行了探討。結(jié)合自由矩陣理論，分別對認知用戶采用不同測量矩陣，采用相同測量矩陣和采用相同優(yōu)化后矩陣時的樣本協(xié)方差矩陣特征值擴散度進行了分析，證明了特征值檢測應(yīng)用于壓縮感知背景下的可行性，并指明了此時測量矩陣的一種優(yōu)化方向。