认知无线电系统中基于压缩感知的宽带频谱感知技术研究.pdf

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1、单位代码：１０２９３密缀：４ｉ硕女緣像化或為Ｊ４雀占ＷＷ论文题目；认知无线电系统中基于压缩感知的箭带频谱感細技术石开究１０１２０１０５０７学号姓名並瞳导师杨震教授信号与信息处理学科专业无线通信与信号化巧號究方向＾工学硕女申靖学位类那二－进年Ｈ月论文提交曰期＿〇．琪寶義南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我

2、所知，论，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外文中不包含其他人已经发表或撰写过。的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研宛所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意与我。一本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。。Ｌ：日期：Ｊ化．研究生签名哪斬ｆｊ：南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可Ｗ保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；；允许论文被查阅和借阅可

3、１＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质一论文的内容相致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研巧生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名；妹—＿导师签名：盤日期：心接．４．ｔｂ和ResearchonNewAlgorithmsofWidebandCompressedSpectrumSensinginCognitiveRadioSystemThesisSub

4、mittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByLinChangSupervisor:Prof.YangZhenMarch2015摘要无线通信领域的迅猛发展使得可供分配的无线频谱资源日益短缺。认知无线电理论为解决可利用频谱资源稀缺问题、有效提高频谱利用率、实现频谱动态分配与管理等提供了强有力的技术支撑。频谱感知技术是认知无线电的首要任务，只有迅速、准确、可靠地探测到频谱空

5、穴，才能进行频率资源的有效再分配，完成后续通信环节。随着人们对无线业务需求量的与日俱增，移动通信趋于宽带化，越来越高的采样率和有限的处理速度成为限制宽带频谱感知理论发展的瓶颈。压缩感知理论将高维稀疏信号投影到低维空间进行存储、处理与传输，为宽带频谱感知技术中的高速采样和处理难题提供了一种有效解决方案。本文基于上述背景展开研究工作，探索基于压缩感知理论的宽带频谱感知新技术。本文的主要工作和创新点如下：（1）利用分布式压缩感知实现宽带频谱感知，提出基于差分信号分布式压缩感知（DS-DCS）的加权宽带频

6、谱感知算法。该算法针对宽带频谱采样率高的问题，利用压缩感知技术降低采样率，同时引入差分处理方法降低计算复杂度；又针对单点检测带来的深衰落、隐节点以及抗噪声能力差等问题，采用分布式感知系统进行多节点协同检测并利用信噪比的估计对信号进行加权处理。仿真证明，该算法能有效降低各节点采样率，大幅提高系统检测概率，显著改善系统对噪声的鲁棒性。（2）基于上述DS-DCS加权宽带频谱感知算法，提出了一种基于优选方法的宽带频谱感知新算法。引入分布式压缩感知理论以及差分信号处理方式来降低信号采样率，提高检测灵敏度。在

7、融合中心，设计J选C选优算法，并且从实际出发，加入信噪比估计误差，利用可信度因子乘以估计信噪比得到可信信噪比，改善由于估计误差导致的检测性能下降，从J个CR次用户中选取C个可信信噪比最大的参与协作频谱感知，最后利用SCSMP算法进行联合重构。实验结果表明，基于优选方法的宽带频谱感知新算法不仅加入信噪比估计误差，更接近实际场景，而且优选算法还进一步提高了系统的感知性能，显著加强了系统的抗噪能力，同时还有效缩短了频谱感知算法的平均检测时间，满足系统的实时性要求。（3）针对压缩感知虽然降低了采样率，但是

8、重构算法复杂的缺点，通过支持向量机建立频谱感知分类器，取代频谱检测过程中的信号重构过程。同时提出了基于SVM的多级二元分类器频谱检测算法，以及基于SVM的单级多元分类器频谱检测算法两种算法来满足感知系统对实时性的不同要求。当前大部分基于CS的宽带频谱感知算法都需要进行信号重构，这两种算法通过SVM建立分类器避免了重构过程带来的计算成本和感知时延。实验仿真表明：I相较于基于信号重构的宽带频谱感知算法，以上两种算法都能够有效的降低系统复杂度，缩短感知时延，同时提高检测系统的鲁棒性，改善