压缩感知在无线通信中的应用研究

论文摘要

谁掌握了更多的信息谁就掌控了未来。现实确实如此,信息技术的迅速发展已成为不可阻挡的趋势,而其中的数据传输作为信息交流的桥梁更是重中之重。为了缓解人们对信息的巨量需求而对信号采样、传输和存储的巨大压力,使无线通信系统具有更大的系统容量、更高的传输速率以及更低的设备损耗,同时满足用户的服务质量要求,我们需要研究一系列提高无线数据传输性能的技术措施,如数据压缩技术、数据融合、数据存储转发方式等。本文研究了认知无线电、无线传感网系统中的数据压缩及传输新方案。该方案将压缩感知分别应用在频谱感知和无线传感网上,极大的降低系统所需传输的数据量,优化了系统时延、容量、耗能等性能。仿真结果表明了压缩感知技术可在有效减少系统需处理及传输的数据量的同时保证近乎完美地重建信号,降低节点耗能、数据传输时延及系统负担等,大幅度的提高了系统性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 频谱感知概念
• 1.1.2 无线传感网概念
• 1.1.3 压缩感知的应用意义
• 1.2 本文主要工作及内容安排
• 第二章 传统数据压缩
• 2.1 数据压缩的意义
• 2.2 传统数据压缩的简介
• 2.3 正交变换
• 2.4 弥补方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 压缩感知
• 3.1 压缩感知理论
• 3.1.1 压缩感知理论简介
• 3.1.2 信号的稀疏化
• 3.1.3 测量矩阵的选取
• 3.1.4 信号重构算法
• 3.1.5 压缩感知的优势
• 3.2 仿真和性能分析
• 3.2.1 压缩感知信号重构
• 3.2.2 传统压缩方案和压缩感知技术信号重构误差比较
• 3.3 本章小结
• 第四章 频谱感知
• 4.1 认知无线电
• 4.1.1 认知无线电简介
• 4.1.2 认知无线电系统框架
• 4.1.3 认知无线电关键技术
• 4.2 频谱感知
• 4.2.1 频谱感知简介
• 4.2.2 频谱感知检测方法
• 4.2.3 频谱感知工作原理
• 4.3 本章小结
• 第五章 无线传感网
• 5.1 无线传感网基本理论
• 5.1.1 无线传感网概述
• 5.1.2 无线传感网网络架构
• 5.2 无线传感网关键技术
• 5.3 无线传感网的发展与展望
• 5.4 本章小结
• 第六章 基于压缩感知技术的频谱感知方案
• 6.1 研究背景
• 6.2 可行性分析
• 6.2.1 单CRU端的压缩感知应用
• 6.2.2 多CRU端协作频谱感知
• 6.3 仿真及性能分析
• 6.3.1 单频段协作频谱感知性能
• 6.3.2 多频段系统协作频谱感知性能
• 6.4 本章小结
• 第七章 基于压缩感知技术的无线传感网网络数据的传输方案
• 7.1 研究背景
• 7.2 可行性分析
• 7.2.1 底层节点压缩感知技术的应用
• 7.2.2 压缩感知在无线传感网整体上的应用
• 7.3 仿真及性能分析
• 7.3.1 网络上层节点对存储转发硬件的要求
• 7.3.2 无线传感网网络平均时延
• 7.3.3 无线传感网网络节点耗能
• 7.4 本章小结
• 第八章 结束语
• 8.1 论文工作总结
• 8.2 后续研究与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文