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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)電技術(shù)正是針對(duì)這一狀況提出并發(fā)展起來(lái)的。在保證授權(quán)用戶(hù)的正常通信不被干擾的前提條件下，通過(guò)使認(rèn)知用戶(hù)動(dòng)態(tài)地接入授權(quán)頻段來(lái)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(wú)線(xiàn)電得以實(shí)現(xiàn)的必要條件。
　　首先對(duì)認(rèn)知無(wú)線(xiàn)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(duì)基于匹配濾波器檢測(cè)、能量檢測(cè)、協(xié)方差矩陣檢測(cè)以及循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)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(chǎng)合及優(yōu)缺點(diǎn)。然后針對(duì)單用戶(hù)頻譜感知的不足，介紹了認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)多用戶(hù)合作頻譜感知技術(shù)，分別對(duì)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?xún)?yōu)缺點(diǎn)，給出了相應(yīng)的檢測(cè)性能分析。
　　針對(duì)在寬帶頻譜感知中按照傳統(tǒng)采樣方式時(shí)數(shù)據(jù)量較大的問(wèn)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(hào)的帶寬很大且可壓縮時(shí)，為了節(jié)約信道資源，可以先將原始信號(hào)進(jìn)行壓縮采樣然后再在信道中傳輸。然而在認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中，認(rèn)知用戶(hù)可能不具有很高采樣速率的能力而傳輸?shù)男盘?hào)仍然數(shù)據(jù)量很大，此時(shí)在認(rèn)知用戶(hù)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(jì)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(cè)算法的檢測(cè)性能對(duì)比，并分別分析了壓縮矩陣參數(shù)對(duì)該算法檢測(cè)性能與檢測(cè)時(shí)效性的影響。
　　另外，針對(duì)目前頻譜感知技術(shù)對(duì)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(cè)性能不佳等問(wèn)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(hào)頻域幅值分布特性的不同，估計(jì)接收信號(hào)的指數(shù)熵，然后通過(guò)與預(yù)設(shè)的門(mén)限進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷授權(quán)用戶(hù)信號(hào)存在與否。該方法具有不需要信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)、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(cè)概率等優(yōu)點(diǎn)。最后，受基于能量檢測(cè)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(cè)方案。仿真實(shí)驗(yàn)表明，提