本文關(guān)鍵詞：非重構(gòu)頻譜感知的測量矩陣設(shè)計與優(yōu)化

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【摘要】：認知無線電技術(shù)能夠提高頻譜的利用率,緩解現(xiàn)存的頻譜資源緊張的狀況。而頻譜感知技術(shù)是認知無線電的前提和基礎(chǔ),由于采樣率和實現(xiàn)成本的約束,奈奎斯特采樣定理越來越成為頻譜感知的瓶頸。針對這個問題,利用信號的稀疏性采用壓縮感知方法對模擬信號進行壓縮采樣,也就是壓縮和采樣同時進行,這樣在原始信息未丟失的情況下實現(xiàn)了低速率采樣。眾所周知,利用壓縮感知進行頻譜感知的傳統(tǒng)思路就是首先對壓縮的信號進行重構(gòu),然后再利用頻譜感知的各種算法進行頻譜檢測。根據(jù)壓縮感知理論可知,數(shù)據(jù)重構(gòu)是壓縮感知消耗計算量最大的環(huán)節(jié),因此為了減少頻譜感知算法的計算量,研究非重構(gòu)框架下的頻譜感知成為亟待解決的問題。非重構(gòu)頻譜感知算法省略了對原始信號重構(gòu)的環(huán)節(jié),直接根據(jù)壓縮采樣數(shù)據(jù)進行頻譜感知,這樣大大減小了壓縮采樣后進行頻譜感知的計算量。測量矩陣是非重構(gòu)頻譜感知算法的基礎(chǔ),測量矩陣設(shè)計的優(yōu)劣程度會影響信號的壓縮采樣進而會影響非重構(gòu)頻譜感知算法的檢測效果。本文在單天線非重構(gòu)框架下分別針對能量頻譜感知算法和基于稀疏分解的頻譜感知算法設(shè)計了對應(yīng)的測量矩陣。此外還研究了在多天線條件下的非重構(gòu)頻譜感知技術(shù),利用多天線的優(yōu)勢來減小測量矩陣的規(guī)模并提高頻譜感知效果。針對單天線非重構(gòu)能量頻譜感知算法,本文通過分析壓縮對信號和噪聲能量分布的影響,提出了測量矩陣的格拉姆矩陣盡量接近于單位陣作為測量矩陣的設(shè)計準則。根據(jù)提出的準則,應(yīng)用迭代訓(xùn)練法和梯度法分別對高斯隨機矩陣進行優(yōu)化,提高了頻譜檢測的效果。針對信號可以被稀疏分解的特性,提出了單天線基于稀疏分解的非重構(gòu)頻譜感知算法,并且通過將多個單位陣相連接并結(jié)合稀疏分解矩陣構(gòu)造了適用于該算法的測量矩陣。通過仿真驗證該方法在信號稀疏度較低的情況下能夠取得良好的檢測效果。此外,本文還將單天線非重構(gòu)頻譜感知算法擴展到了多天線的情況,針對多天線非重構(gòu)頻譜感知,應(yīng)用對測量矩陣進行“分割”的思想,為每根天線設(shè)計了相應(yīng)的測量矩陣,降低了每根天線的測量矩陣的規(guī)模,進而降低了每根天線的采樣率。通過與單天線瑞利信道下頻譜感知效果相比較,多天線非重構(gòu)頻譜感知還能抑制信道衰落對頻譜感知造成的影響,提高頻譜感知效果。
【關(guān)鍵詞】：認知無線電 壓縮感知 非重構(gòu) 頻譜感知 測量矩陣 稀疏分解
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 本課題的研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的現(xiàn)狀及分析10-12
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)外文獻綜述的簡析11-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)及安排12-14
• 第2章 非重構(gòu)頻譜感知技術(shù)14-26
• 2.1 引言14
• 2.2 壓縮感知技術(shù)14-15
• 2.3 頻譜感知技術(shù)15-21
• 2.3.1 能量頻譜感知技術(shù)16-17
• 2.3.2 基于稀疏分解的頻譜感知技術(shù)17-21
• 2.4 非重構(gòu)能量頻譜感知技術(shù)21-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 非重構(gòu)能量頻譜感知的測量矩陣設(shè)計26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 測量矩陣設(shè)計準則26-32
• 3.3 迭代訓(xùn)練法優(yōu)化高斯隨機矩陣32-35
• 3.4 梯度法優(yōu)化高斯隨機矩陣35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第4章 基于稀疏分解頻譜檢測的測量矩陣設(shè)計40-47
• 4.1 引言40
• 4.2 基于稀疏分解的非重構(gòu)頻譜感知及其測量矩陣設(shè)計40-45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 第5章 基于多天線頻譜感知的測量矩陣設(shè)計47-63
• 5.1 引言47-48
• 5.2 衰落信道下的非重構(gòu)頻譜感知效果48-51
• 5.2.1 衰落信道下的非重構(gòu)能量頻譜感知48-49
• 5.2.2 衰落信道下基于稀疏分解的非重構(gòu)頻譜感知49-51
• 5.3 多天線條件下的測量矩陣設(shè)計51-61
• 5.3.1 基于能量頻譜感知的多天線測量矩陣設(shè)計51-56
• 5.3.2 基于稀疏分解頻譜感知的多天線測量矩陣設(shè)計56-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果68-70
• 致謝70

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本文編號：1031039