基于优化贝叶斯压缩感知算法的频谱检测-信号处理.pdf

第２８卷　第５期 信 号 处 理 Ｖｏｌ．２８　Ｎｏ．５ ２０１２年５月 ＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｍａｙ２０１２ 基于优化贝叶斯压缩感知算法的频谱检测 １，２，３ １，２ １，２，３ 王臣昊 　杨　震 　肖小潮 （１．南京邮电大学信号处理与传输研究院，江苏 南京２１０００３； ２．南京邮电大学教育部 “宽带无线通信和传感技术”重点实验室， 江苏 南京２１０００３；３．中国移动通信集团江苏有限公司苏州分公司，江苏 苏州２１５００２） 摘　要：近年来，压缩感知理论依旧是信号处理领域的研究热点之一。将压缩感知应用于频谱检测技术可以突破 传统的奈奎斯特采样定理，降低检测时采样率，因此可以减轻硬件处理的压力。因此适合用在频谱检测技术中， 特别是宽带信号的频谱检测。本文对贝叶斯压缩感知理论（ＢＣＳ，ＢａｙｅｓｉａｎＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｉｎｇ）进行研究，并将其 引入频谱检测技术中。在ＢＣＳ算法的基础上，通过进一步减小高斯随机观测矩阵列向量的相关度，实现对观测 矩阵的优化，得到一种优化的贝叶斯压缩感知算法（称其为ＯＢＣＳ算法，即ＯｐｔｉｍｉｚｅｄＢＣＳ）。在ＭＡＴＬＡＢ仿真中， 本文提出将数零法作为频谱检测判决规则，并使用ＢＣＳ和ＯＭＰ算法作为对照，验证了ＯＢＣＳ算法无论在重构误 差、检测概率还是虚警概率等指标上都具有最佳的效果。 关键词：认知无线电；频谱检测；压缩感知；优化贝叶斯压缩感知算法；数零法 中图分类号：ＴＮ９２９．５　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００３－０５３０（２０１２）０５－０７５０－０７ ＳｐｅｃｔｒｕｍＤｅｔｅｃｔｉｏｎｆｒｏｍＯｐｔｉｍｉｚｅｄＢａｙｅｓｉａｎＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｉｎｇ １，２，３ １，２ １，２，３ ＷＡＮＧＣｈｅｎｈａｏ 　ＹＡＮＧＺｈｅｎ 　ＸＩＡＯＸｉａｏｃｈａｏ （１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００３，Ｃｈｉｎａ；２．＂ＢｒｏａｄｂａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄ ＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＂（ＫｅｙＬａｂｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ），ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００３，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｉｎａＭｏｂｉｌｅＧｒｏｕｐＪｉａｎｇｓｕＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄＳｕｚｈｏｕＢｒａｎｃｈ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｉｎｇ（ＣＳ）ｔｈｅｏｒｙｒｅｍａｉｎｓｉｎｔｈｅｓｐｏｔｌｉｇｈｔｉｎｔｈｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｉｅｌｄ． ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｉｎｇＴｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｕｌｄｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｌｉｍｉｔｏｆｔｈｅ ＮｙｑｕｉｓｔＳａｍｐｌｉｎｇＴｈｅｏｒｅｍｔｏｓｌｏｗｄｏｗｎｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｅ，ａｎｄｒｅｌｅａｓｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｏｒｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｔｏｄｅａｌｗｉｔｈ．Ｓｏｉｔｉｓ ｖｅｒｙｕｓｅｆｕｌｆｏｒｔｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｗｉｄｅｂａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ．ＴｈｉｓｉｓｓｕｅｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅＢａｙｅｓ ｉａｎＣｏ