基于压缩感知的宽带频谱感知技术研究开题报告

全文总字数：3525字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着无线通信产业的飞速发展，人们对于频谱资源的需求量与日俱增。目前，世界上大多数国家采用静态的频谱分配方式，政府部门将频谱固定地分配给授权主用户（primary user,pu）而不容许其他非授权用户（secondary user, su）使用，这样的分配机制没有考虑各个授权用户对于频谱资源使用的效率，导致频谱资源利用失衡，大量频谱资源被闲置。在这样的情况下，认知无线电技术的出现解决了频谱管理分配机制的瓶颈问题。

认知无线电(cognitive radio，cr) 是一种新型无线电，是解决未分配无线频谱资源的稀缺性与已分配频谱资源利用效率低下之间矛盾的最佳手段，cr 技术通过频谱感知来与周围工作环境进行交互，选取最合适的工作参数与接入频段，使 cr 次用户能进行可靠的通信并且不对授权主用户造成干扰。法律规定“只要具备认知无线电功能，即使是其用途未获许可的无线终端，也能使用需要无线许可的现有无线频带”，这为新的无线资源管理技术奠定了法律基础，而现如今认知无线电技术已经被运用到多个领域。

频谱感知是认知无线电的一项关键技术和首要任务，它的主要功能在于检测可供认知用户使用的频谱空穴，同时监测主用户信号活动情况，当主用户要使用授权频段时，次级用户需要及时停止使用频谱，将信道让给主用户。频谱感知技术最初主要基于传统的窄带感知，但窄带感知技术效率不够高，一次只能检测一个信道，而宽带频谱感知技术大大地提高了次用户的感知能力，可以让次用户一次感知宽带频带范围内的多个子带，可以达到数ghz的频率范围。由于宽带频谱感知的信号带宽大大增加，用传统的基于奈奎斯特采样的感知需要两倍于带宽的采样率，对adc采样设备要求过高，同时采样后海量数据的存储和处理也带来了诸多挑战。

2. 研究的基本内容与方案

本设计主要是对认知无线电中的关键技术—宽带频谱感知进行研究，将压缩感知技术引入宽带频谱感知，同时将压缩感知与序贯检测技术结合起来，在观测CR中主用户是否出现时，采用序贯检测的方法连续观测，只有当检测到主用户出现时，再进行压缩感知的恢复，从而实现更准确和及时的宽带频谱感知。本设计的目标是一方面大大减少压缩感知恢复开销，另一方面利用顺序检测的优势来提高感测质量，最终实现更准确和更及时的宽带频谱感知，恢复频谱具体占用情况。拟采用的技术方案及措施是将压缩感知技术与顺序周期检测结合，充分利用精确和低开销的频谱感知功能，直接基于亚奈奎斯特样本分析，实现一种新颖的宽带感知方案：顺序压缩频谱感知。在检测主用户是否重新出现时，采用两个阶段变化点检测方法，以快速有效地确定信道使用情况的变化。在第一阶段，执行顺序感测以检测频谱占用的潜在变化，在第二阶段，触发密集的深度宽带感知，以快速确定宽带频谱的使用条件。在进行压缩感知恢复时设计一种新的恢复算法，利用宽带频谱的块特征进一步改善重建性能，从而更准确地确定频谱占用条件。

3. 研究计划与安排

(1)第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容和毕业设计方案，完成开题报告。

(2) 第4－5周：学习信号处理理论，完成英文资料的翻译。

(3)第6－9周：研究用户信号频谱压缩感知方法，搭建仿真平台；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]胡俊伟.压缩感知在通信中的应用研究[d].杭州电子科技大学，2014.

[2]朱尤祥.基于稀疏分解的频谱感知方法研究[d].哈尔滨工业大学，2015.

[3]刘佩卓.基于联合不平移空间的多频带信号压缩采样研究[d].哈尔滨工业大学，2015。