基于自適應(yīng)差量的頻譜狀態(tài)信息壓縮方法.pdf

1、由于無線通信技術(shù)的日益發(fā)展，用戶群體和業(yè)務(wù)正變得越來越多，從而導(dǎo)致頻譜資源變得越來越緊缺。于是，人們開始關(guān)注如何充分利用頻譜以提高頻譜的利用效率，而解決這個問題的一個好的辦法便是運用認(rèn)知無線電技術(shù)。認(rèn)知無線電是通過感知周圍的環(huán)境來發(fā)現(xiàn)頻譜空洞，然后對它們加以利用，從而提高頻譜的利用效率。
　　由于頻譜感知需要盡量準(zhǔn)確地感知周圍的頻譜環(huán)境，因而獲得的頻譜狀態(tài)信息數(shù)據(jù)量將會很大。如果不對這些感知到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，而是直接將它

2、們傳送給管理中心或者相互交流，這會給認(rèn)知通信系統(tǒng)帶來很大的負(fù)載壓力，會需要很長的傳輸時間、占用較大的帶寬。因此，針對這個問題本文討論了對海量感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的技術(shù)，從而在滿足認(rèn)知系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上減小數(shù)據(jù)量。
　　可以降低頻譜狀態(tài)信息數(shù)據(jù)量的方法有很多，比如判決處理方法、壓縮感知方法和基于數(shù)據(jù)壓縮的處理方法(如，Huffman編碼)等。但是，它們都有各自的一些缺點。比如，判決處理方法的門限不好設(shè)定，這會導(dǎo)致信息量的損失。壓縮感知要求

3、信號是稀疏的，這個不一定對所有信號都成立。而常用的基于數(shù)據(jù)壓縮的處理方法，比如Huffman編碼，它的缺點就是其壓縮效果與頻譜的各個頻率點的功率值出現(xiàn)的概率分布特點有關(guān)：當(dāng)各個頻率點的功率值出現(xiàn)的概率很不平均時，壓縮效果最好；當(dāng)各個頻率點的功率值出現(xiàn)的概率是一樣的時候，此時壓縮效果最差。
　　針對上述問題，本文提出了一種頻譜狀態(tài)信息壓縮的處理方法，即對頻譜狀態(tài)數(shù)據(jù)之間的差值以自適應(yīng)增量編碼的方式轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制序列再傳輸。這樣每個狀態(tài)

4、增量數(shù)據(jù)僅用1bit信息來表示，壓縮效果非常好。而且接收端在恢復(fù)數(shù)據(jù)時，能夠根據(jù)壓縮信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，自適應(yīng)地調(diào)整原數(shù)據(jù)之間的差值，并在前一個數(shù)據(jù)值的基礎(chǔ)上追加這個差值從而得到此次數(shù)據(jù)的值，進(jìn)而恢復(fù)出原來的所有頻譜狀態(tài)數(shù)據(jù)。這種方法在傳輸?shù)倪^程中只需傳輸較少的信息，達(dá)到了信息壓縮的目的，不但使傳輸時間大大減少，而且只需占用較小的帶寬，降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。
　　最后，本文使用USRP軟件無線電平臺實現(xiàn)了頻譜感知功能以及上述各個降低頻譜