本文關(guān)鍵詞：基于動(dòng)態(tài)壓縮采樣的寬帶頻譜感知技術(shù)

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【摘要】：頻譜是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的寶貴資源,現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)通信頻段存在大量的頻譜空洞,具備再利用的潛力。由于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)能夠?qū)︻l譜空洞進(jìn)行高效地利用,因而近年來(lái)受到研究人員的廣泛關(guān)注。認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前提是對(duì)模擬信號(hào)的采樣,然而如果采用傳統(tǒng)的奈奎斯特采樣率對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行采樣,對(duì)硬件技術(shù)及其成本都是極大的挑戰(zhàn)。壓縮感知理論由于在處理稀疏信號(hào)具有特有的優(yōu)勢(shì),所以被廣泛的應(yīng)用到寬帶信號(hào)頻譜感知中。由壓縮感知理論可知,如果信號(hào)是稀疏的,可以用一個(gè)算子矩陣對(duì)信號(hào)進(jìn)行線(xiàn)性映射,并能通過(guò)一定的重構(gòu)算法恢復(fù)出原始信號(hào)。壓縮感知下信號(hào)的采樣率不再取決于信號(hào)的帶寬,而取決于信號(hào)的稀疏程度,信號(hào)的稀疏性越強(qiáng),所需的采樣速率越低。在進(jìn)行寬帶頻譜感知時(shí),在沒(méi)有協(xié)作的前提下,信號(hào)的稀疏度往往不被感知用戶(hù)獲知并且是不斷變化的,所以感知用戶(hù)很難確定合適的采樣率來(lái)節(jié)省硬件開(kāi)銷(xiāo)。其次,由于信號(hào)稀疏度的未知性,所以以需要在盲稀疏度的條件下對(duì)頻譜的進(jìn)行感知。為了解決上述問(wèn)題,本文的研究?jī)?nèi)容如下:首先,設(shè)計(jì)了寬帶頻譜感知的系統(tǒng)模型,對(duì)主用戶(hù)的信號(hào)形式、信道傳輸條件、感知用戶(hù)獲得信號(hào)的方式進(jìn)行建模。然后分析了模擬信號(hào)的壓縮感知方法,即如何從模擬信號(hào)直接獲得壓縮后的數(shù)字信號(hào)。其次,為了實(shí)現(xiàn)采樣率的動(dòng)態(tài)調(diào)整,設(shè)計(jì)了一種信號(hào)稀疏度的估計(jì)方法,并對(duì)估計(jì)準(zhǔn)確性進(jìn)行了理論和仿真分析。為了實(shí)現(xiàn)盲稀疏度條件下的頻譜檢測(cè),設(shè)計(jì)了盲稀疏度下的信號(hào)重構(gòu)算法并進(jìn)行了理論分析。定義迭代貢獻(xiàn)值為相鄰兩次迭代的殘差的差值,當(dāng)?shù)暙I(xiàn)值小于門(mén)限時(shí),終止迭代過(guò)程。當(dāng)以迭代貢獻(xiàn)值作為判決條件時(shí),比單純的以殘差的大小作為判決條件更為準(zhǔn)確。最后分析了壓縮采樣系統(tǒng)輸入信噪比和輸出信噪比的關(guān)系,論述了壓縮采樣的噪聲來(lái)源及其衡量標(biāo)準(zhǔn),得到壓縮采樣后信噪比的表達(dá)式。進(jìn)而得到輸出信噪比受三個(gè)因素的影響:輸入信噪比、壓縮采樣率以及信號(hào)的稀疏度。根據(jù)上述對(duì)壓縮感知信噪比的分析,提出動(dòng)態(tài)采樣調(diào)整的準(zhǔn)則:當(dāng)其他條件發(fā)生變化時(shí),維持一定輸出信噪比,進(jìn)而保證了所需的檢測(cè)性能。仿真結(jié)果表明,該動(dòng)態(tài)模型能夠隨著信號(hào)稀疏度的變化而調(diào)整壓縮采樣率,并且在輸入信噪比較低時(shí),能夠達(dá)到所需的檢測(cè)性能。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN92

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 陸陽(yáng);寬帶頻譜壓縮感知關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

2 李含青;基于壓縮感知的寬帶頻譜感知技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

3 賈蘊(yùn);認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電動(dòng)態(tài)頻譜接入的競(jìng)爭(zhēng)與干擾規(guī)避策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1230496