基于壓縮感知的空間無線頻譜感知與重構(gòu)系統(tǒng)研究.pdf

1、在無線通信領(lǐng)域,多種信號共存于一個頻段已經(jīng)成為常態(tài),例如WIFI,ZigBee和藍牙等無線設(shè)備都工作在無需許可的ISM2.4GHz頻段中。共享頻段提高了頻譜資源的利用率,卻同時帶來了潛在的信號沖突風(fēng)險。不同的設(shè)備同時工作在中心頻率相近的頻率,會對彼此的工作產(chǎn)生嚴重的干擾。因此,如何對某一區(qū)域的頻譜利用狀況進行感知是一項重要課題。
　　頻譜的利用狀況可以用接收信號強度(RSSI)來表征,如何高效便捷地對空間無線頻譜信息進行勘測是本文

2、研究的重點。目前,國內(nèi)外對區(qū)域進行頻譜感知的方式基本都是由定點感知演化而來,即對區(qū)域中的所有位置進行感知然后構(gòu)建區(qū)域頻譜信息圖,更為精確的方式還需要解析感知到信號的具體調(diào)制方式、編碼格式等。這些感知手段雖然準(zhǔn)確率非常高,但是費時費力,成本較大。
　　本文首先基于壓縮感知和矩陣完備的理論,提出了一種新的頻譜感知算法。該算法可通過稀疏采集的數(shù)據(jù)恢復(fù)區(qū)域內(nèi)完整的頻譜信息,從而降低了數(shù)據(jù)采集的工作量。同時,設(shè)計和實現(xiàn)了一個集部署、采樣、收

3、集數(shù)據(jù)、執(zhí)行本文所提算法功能于一體的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以部署區(qū)域中的傳感器節(jié)點程序,收集傳感器傳回的數(shù)據(jù),并將收集的數(shù)據(jù)進行頻譜信息恢復(fù),使算法的理論化為實踐。
　　最后,本文利用該算法理論和軟件分別對室內(nèi)和室外的ISM頻段的頻譜進行實驗。實驗結(jié)果表明:1)室內(nèi)頻譜在被占用的情況下,利用本文的算法可以在10％的采樣率情況下以小于20的標(biāo)準(zhǔn)誤差恢復(fù);2)室內(nèi)頻譜在空閑的情況下,利用本文的算法可以在10%的采樣率情況下以小于9的標(biāo)準(zhǔn)誤