認知無線網(wǎng)絡中基于壓縮感知的寬帶頻譜感知及其資源分配技術研究.pdf

1、認知無線電(CR)頻譜感知的快速性和可靠性直接影響它的實際應用。在CR頻譜感知中,傳統(tǒng)窄帶頻譜感知已無法滿足實際無線頻譜要求,寬帶頻譜感知日益成為人們的研究熱點。然而,基于奈奎斯特(Nyquist)采樣定理的寬帶頻譜感知對數(shù)據(jù)采樣速率及數(shù)據(jù)存儲和傳輸技術提出了極大挑戰(zhàn)。壓縮感知(CS)理論突破了傳統(tǒng)Nyquist采樣定理對采樣速率的限制,使得寬帶頻譜感知具有巨大的應用前景。
　　論文主要研究了認知無線網(wǎng)絡(CRN)中基于 CS理論

2、的多用戶協(xié)作寬帶壓縮頻譜感知算法,在此基礎上,論文研究了多個認知用戶(SU)利用感知到的頻譜進行多種資源的分配問題,主要研究了多個認知用戶對系統(tǒng)子載波(子信道)和功率的聯(lián)合優(yōu)化分配。論文工作如下:
　　論文第一章介紹了研究背景與意義。論文簡要介紹認知無線網(wǎng)絡(CRN)及其關鍵技術,介紹了CS理論的研究進展和基于CS的認知無線電寬帶頻譜感知研究現(xiàn)狀,闡述了認知無線網(wǎng)絡中多種資源分配的研究狀況。
　　論文第二章闡述了CS基本理論

3、,對CS理論框架中信號的稀疏變換、觀測矩陣設計和信號重構算法設計等三個主要過程進行了重點介紹。在此基礎上,論文對分布式壓縮感知(DCS)中的三個聯(lián)合稀疏模型,JSM-1、JSM-2和JSM-3的數(shù)學模型和應用場景進行了詳細闡述。
　　論文第三章研究了基于CS的CRN寬帶頻譜感知技術。首先研究了單認知用戶和多認知用戶場景下的傳統(tǒng)頻譜感知算法。在此基礎上,將 CS與頻譜感知進行結合,提出了一種基于盲稀疏度匹配的快速多用戶協(xié)作壓縮頻譜感

4、知算法。該算法在保證一定檢測性能的前提下,可以大大降低運算量,從而減少寬帶頻譜感知時間。此算法可以滿足CRN實時性和可靠性要求,為后續(xù)基于CS的CR寬帶頻譜感知研究提供了一定的參考價值。
　　論文第四章研究了基于認知正交頻分復用(OFDM)的多用戶多資源分配方法。首先介紹了基于速率自適應(RA)準則和基于裕量自適應(MA)準則的多用戶多資源分配模型。在已有的研究基礎上,論文提出了兼顧認知用戶速率公平性的子載波功率聯(lián)合分配算法,該算

5、法基于 RA準則,將子載波和功率分配分為兩步,在兼顧各認知用戶速率公平性的同時,最大化認知鏈路系統(tǒng)容量,并給出了算法仿真分析。同時,論文構建了認知無線網(wǎng)絡初始集中式系統(tǒng)模型,當新認知用戶加入網(wǎng)絡時,由于其搶占性能較好信道進行通信,從而構建了CRN中分布式多跳系統(tǒng)模型,并且對新認知用戶搶占信道的系統(tǒng)性能進行了詳細分析,并對該系統(tǒng)進行了數(shù)值仿真,同時闡述了該系統(tǒng)構建的合理性。
　　第五章為論文總結與工作展望。論文對基于 CS的多用戶多