基于分布式压缩感知的高能效宽带压缩频谱检测方法研究

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1、硕士学位论文题目:基于分布式压缩感知的高能效宽带压缩频谱检测方法研究研究生王赞专业信号与信息处理指导教师姚英彪副教授、许晓荣副教授完成日期2015年11月抗州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行硏巧工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切

2、相关责任。论文作者签名：曰期；年月曰Ｉｇ学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即；研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕池窝校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为抗州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，ｉｌ、允许查阅和借阅论文；学校可＾＾公布论文的全部或部分内容，可１＾＾允许采巧影印缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）？论文作者签名Ｉ：；带曰期；抑备年月梦

3、曰指导教师签名：曰期；７＾４年月ｒ日叛今■杭州电子科技大学硕士学位论文基于分布式压缩感知的高能效宽带压缩频谱检测方法研究研究生：王赞指导教师：姚英彪副教授、许晓荣副教授2015年11月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchontheHighEnergy-efficientWidebandCompressiveSpectrumDetectionMethodsBasedonDistr

4、ibutedCompressiveSensingCandidate:WangZanSupervisor:Prof.YaoYingbiao、Prof.XuXiaorongNovember，2015杭州电子科技大学硕士学位论文摘要认知无线电（CognitiveRadio,CR）可以在有限的频谱资源条件下显著提高频谱利用率。以授权用户宽频带范围作为检测目标的宽带频谱感知已成为CR研究新的发展方向。对于认知无线网络（CognitiveRadioNetwork,CRN）宽带频谱感知，利用压缩感知（Compressi

5、veSensing,CS）可以减轻传统采样对硬件的要求，具有低功耗、低采样率和低计算量优势。此外，随着CRN节点密度的增加和网络覆盖面积的扩大，CRN对节点能量有效性提出了更高要求，绿色CRN逐渐成为未来CRN研究热点之一。论文研究了CRN中基于CS理论的宽带频谱感知算法，主要研究了多任务贝叶斯压缩感知（BayesianCompressiveSensing,BCS）的宽带频谱检测算法。在此基础上，考虑了能量有效性问题，研究了基于能量有效性的BCS宽带频谱检测算法和基于能效优先的分布式压缩感知（Distri

6、butedCompressiveSensing,DCS）频谱检测与功率分配方案。以下是论文的具体研究工作：论文第一章介绍了研究的背景及意义，简要地介绍了认知无线网络的频谱检测以及高能效绿色认知无线电的概况，另外分别介绍了CS理论和基于CS的宽带频谱检测的研究现状，并在此基础上，阐述了基于能量有效性的宽带压缩频谱检测的研究现状。论文第二章论述了CS的理论框架，重点介绍了信号的稀疏变换、观测矩阵的设计以及信号的重构算法。此外，介绍了DCS的三种联合稀疏模型并详细介绍了DCS的凸松弛法和贪婪追踪重构法。论文第三

7、章研究了基于贝叶斯压缩感知的宽带频谱检测算法。首先介绍了CRN中的宽带频谱检测以及贝叶斯压缩感知模型，然后研究了基于多任务BCS宽带频谱的检测，研究结果表明此方法可以实现重构均方误差（MeanSquareError,MSE）的快速收敛及检测性能的显著提高。同时，论文进一步研究了基于能量有效性的BCS宽带频谱检测，研究结果表明所提方法可以在较小的采样点数下满足宽带压缩频谱检测接收机特性曲线（ReceiverOperationCharacteristics,ROC）性能，保障了节点的能量有效性。论文第四章研究

8、了基于DCS的高能效频谱检测与功率分配方法。该方法考虑了CR网络能量有效性与频谱有效性之间的折衷关系，利用分布式压缩感知子空间追踪（DistributedCompressiveSensing-SubspacePursuit,DCS-SP）进行认知用户感知信号重构，根据信道能量累积进行频谱检测。此外，进一步研究了基于速率自适应（RateAdaptation,RA）准则的节点功率分配方案。所提方法通过构造重构与检测阶段的加权能耗函