基于壓縮感知和指數(shù)熵的頻譜感知技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，可利用的頻帶資源變得日益緊張。然而在另一方面，很多已被授權(quán)的頻譜資源的實(shí)際利用率是非常低的。認(rèn)知無線電技術(shù)正是針對這一狀況提出并發(fā)展起來的。在保證授權(quán)用戶的正常通信不被干擾的前提條件下，通過使認(rèn)知用戶動態(tài)地接入授權(quán)頻段來提高授權(quán)頻譜的利用率。其中，頻譜感知技術(shù)是認(rèn)知無線電得以實(shí)現(xiàn)的必要條件。
　　首先對認(rèn)知無線電技術(shù)的提出背景以及相關(guān)發(fā)展研究狀況進(jìn)行了介紹，然后分別詳細(xì)討論了基于發(fā)射機(jī)以及基于接收機(jī)的頻譜感

2、知算法的理論模型，并分別對基于匹配濾波器檢測、能量檢測、協(xié)方差矩陣檢測以及循環(huán)平穩(wěn)特征檢測的頻譜感知原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，總結(jié)了其各自的適用場合及優(yōu)缺點(diǎn)。然后針對單用戶頻譜感知的不足，介紹了認(rèn)知無線電系統(tǒng)多用戶合作頻譜感知技術(shù)，分別對基于硬判決合作和軟判決合作的融合原理進(jìn)行了分析并討論了其各自優(yōu)缺點(diǎn)，給出了相應(yīng)的檢測性能分析。
　　針對在寬帶頻譜感知中按照傳統(tǒng)采樣方式時數(shù)據(jù)量較大的問題，提出了一種基于壓縮感知和匹配濾波器理論的頻譜感

3、知模型。當(dāng)原始信號的帶寬很大且可壓縮時，為了節(jié)約信道資源，可以先將原始信號進(jìn)行壓縮采樣然后再在信道中傳輸。然而在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，認(rèn)知用戶可能不具有很高采樣速率的能力而傳輸?shù)男盘柸匀粩?shù)據(jù)量很大，此時在認(rèn)知用戶處再進(jìn)行二次壓縮采樣，然后根據(jù)匹配濾波器原理生成判決統(tǒng)計量并進(jìn)行判決。仿真實(shí)驗(yàn)給出了提出算法與傳統(tǒng)能量檢測算法的檢測性能對比，并分別分析了壓縮矩陣參數(shù)對該算法檢測性能與檢測時效性的影響。
　　另外，針對目前頻譜感知技術(shù)對噪聲功

4、率不確定性的魯棒性較差、在低信噪比情況下的檢測性能不佳等問題，提出了一種基于指數(shù)熵的頻譜感知算法。該方法根據(jù)H0和H1條件下接收信號頻域幅值分布特性的不同，估計接收信號的指數(shù)熵，然后通過與預(yù)設(shè)的門限進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷授權(quán)用戶信號存在與否。該方法具有不需要信號的先驗(yàn)知識、抗噪聲功率不確定性以及在低信噪比下可以得到較高檢測概率等優(yōu)點(diǎn)。最后，受基于能量檢測的等增益合并算法的啟發(fā)，本文還提出了一種基于軟判決的指數(shù)熵合作檢測方案。仿真實(shí)驗(yàn)表明，提