基于深度学习的多节点融合宽带频谱感知

来源 :李晓东 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zz9506018
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
宽带频谱感知技术是当前研究的热点问题,目的是在宽带的频谱中感知出未被占用的空闲频段,然而高采样率和硬件成本的限制使许多频谱感知算法无法应用于宽带频谱感知之中。压缩感知可以降低对采样速率的要求,是解决上述局限性的有效技术手段,但由于阴影和多径衰落等原因导致单节点的感知并不可靠,为提高感知效果,可以利用多节点的分布式压缩感知来提高感知准确度。在传统的利用分布式压缩感知解决宽带频谱感知问题的方法中,大多数方法需要预先知道信号的稀疏性,但在实际应用中信号的稀疏性无法预先获知。此外,许多传统方法对频谱支撑集的正确估计概率不高,所得结果并不是全局最优解。而且,大多数传统方法都是针对某一特定的信号场景提出,只适用于某些特定场景,不具备普适性。这些都是宽带频谱感知中亟待解决的问题。根据宽带频谱感知的研究现状,当前的宽带频谱感知问题主要受到高采样率的限制,并且具有频谱支撑集估计的准确率不高、感知算法的实时性不强、感知方法的普适性和实用性不好等缺点。针对上述问题,本文的主要研究成果如下:首先,本文对宽带频谱感知面临的问题进行了分析和总结。为了解决高采样率对宽带频谱感知任务的制约,根据压缩感知理论,建立了基于分布式压缩感知解决宽带频谱感知的模型。首先利用多个节点分别对信号进行压缩采样,并将数据传递到融合中心。在融合中心利用感知算法估计宽带频谱支撑集,完成宽带频谱感知。降低了采样率的要求和数据的传输成本,并且保证了感知的准确率。其次,提出了基于深度学习的分布式压缩感知重构算法。问题的核心是分布式压缩感知的支撑集估计问题。考虑到不同节点信号对重构结果的影响不同,本文基于深度学习和注意力机制理论,提出了基于LSTM和注意力机制的分布式压缩感知重构算法(LSTM-Attention model for distributed compressed sensing,LADCS)和基于GRU和改进注意力机制的分布式压缩感知重构算法(GRU-Attention model for distributed compressed sensing,GA-DCS)等算法。仿真表明,本文提出的LA-DCS和GA-DCS等算法的均方误差低于经典算法,重构性能更好。最后,提出了基于分布式压缩感知的非重构宽带频谱感知算法。各节点对宽带信号进行欠采样,并在融合中心进行联合感知。感知时,以提出的LA-DCS和GA-DCS等分布式压缩感知技术为基础,无需将原信号完全重构,只需估计出宽带信号支撑集即可。仿真表明,这里提出的宽带频谱感知算法的效果优于传统感知算法,这种算法的频谱支撑集估计准确度更高,感知效果更好。
其他文献
地震勘探是研究地质内部构造的重要方法,成像精度、分层信息都影响着对地下矿产资源的寻找。随着人类对能源需求日趋强烈,地震勘探发挥着越来越重要的作用。全波形反演是一种高分辨率成像的地震勘探方法,拥有的高精度建模能力可以提供充足的信息来描绘地质构造。人工智能的发展也为全波形反演带来了更多计算方法和理论可能性。传统的全波形反演通过降低正演模拟出的模拟记录和观测记录的度量差异来不断优化模型。许多研究重点都集
学位
随着物联网技术和5G通信技术的不断发展,人们对于便携智能设备的需求不断增大,而这衍生出了对高性能天线的大量需求。在天线设计过程中,传统的电磁软件全波仿真虽然可以得到较为精确的仿真结果,但会消耗大量的计算资源和时间资源。机器学习辅助天线优化(Machine learning-assisted optimization,MLAO)如今为研究的热点,其基本原理为:天线优化过程可简化为输入天线的各项几何参
学位
随着互联网业务的迅速增长和通信技术的不断发展,人们在生活中越来越难以离开即时在线通信。而通信过程中信道一般是随着时间改变的,从而增加了通信体制中自适应信道技术的需求,而传统通信技术在信道变化剧烈的场景下难以及时适应信道。一方面,人工智能在通信领域的研究愈发深入,其中端到端(End to End,E2E)的自编码器系统解决了传统通信系统分模块设计导致的局部优化问题,可以达到系统整体的最优性能,但是只
学位
光纤通信技术与自由空间光通信是目前最常见的两种光通信方式。如何将光纤通信技术与自由空间光通信技术结合,完成光纤通信“最后一公里”成为了学者们的研究热点。目前对于高斯光束耦合到光纤中已有许多研究。但是目前为了提高通信容量而不断推出各种多芯光纤,其配套的耦合器件多采用分束形式,器件体积大,线路多,成本高。因此,研发多光束耦合器件,减小器件体积便于集成对多芯光纤应用具有重要意义。而且,随着纤芯数量增加,
学位
<正>技能人才是立国之本、兴业之基。实现制造强国战略、人才强国战略等战略任务,离开技能人才队伍建设将成为无源之水、无木之本。技能人才是支撑中国制造、中国创造的重要力量,特别是高技能人才,是工人阶级队伍中的优秀代表,是我国人才队伍的重要组成部分。人才聚则事业兴,加强技能人才队伍建设是实现社会主义现代化建设的重要举措,需要遵循党管人才、服务发展和分类施策原则。
期刊
中国哲学中的道家代表人物之一的庄子,其认识论被古往今来的知识分子研读思考,最终冠以“相对主义”之名,且对“相对主义”的研究探讨呈现意见相左、众说纷纭的局面,故论文站在对其褒大于贬的立场进行研究,再次定义庄子相对主义认识论的属性。相对主义的本意是形而上学的范畴,然庄子的相对主义差别于上述的相对主义,它具有辩证性,具有相对主义倾向而非形而上学倾向,这也正是庄子认识论的特色所在。论文采用逻辑与历史统一的
学位
在太空环境中,航天员面临最常见的问题就是微重力所引起的系列疾病,如感觉神经系统紊乱、体液头向转移、心血管系统功能失调、肌肉萎缩、骨丢失等。研究表明,模拟微重力的条件会引发铁超载及成骨细胞氧化应激反应,使氧化应激水平显著增高,具体表现为氧化的谷胱甘肽和抗氧化酶显著降低,活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)水平上调以及超氧化物歧化酶(SOD)m RNA水平上调等;而铁死亡的主要特征也表现为铁含量增加及氧
学位
数字经济的高质量发展以创新为驱动力。为谋求市场地位的稳固,大型数字平台企业更有能力和动机阻碍其他竞争者的创新威胁。反垄断法要确保数字市场中的创新不受阻滞,须构建有效的创新损害理论,并将其纳入滥用市场支配地位行为的分析框架。我国反垄断执法机构在阿里巴巴和美团“二选一”垄断案中首次尝试引入创新损害分析,但相关论证缺乏坚实的理论基础,呈现出模糊性与不确定性。比较和借鉴国外相关执法案例的成熟经验,我国反垄
期刊
21世纪以来,我国城市建设持续快速发展,城市和建筑环境中此前被忽视的健康问题逐渐呈现出来。2016年开始,我国推出了一系列政策与标准,明确了“健康”将成为当前城市、建筑发展的重要关注点。在满足人们各类使用需求的同时关注健康问题,将“健康促进”理念融入建筑设计中来提升人们的身心健康,成为当前建筑设计中较前沿和较有价值的研究方向之一。高层办公建筑作为城市重要的民用建筑,与办公人群的工作生活紧密相关。但
学位
嵌入式控制器是嵌入式测试系统里的主控计算机,起着非常重要的控制和数据传输作用。面对国外的技术封锁和芯片断供,装备国产化的要求不断提高,本课题设计以瑞芯微RK3399为核心的VME总线控制器。通过对VME控制器的整体需求和指标详细分析,对RK3399处理器深入研究,确定了以RK3399为核心的VME控制器的总体设计方案。在硬件设计上,本文主要围绕RK3399最小系统、FPGA最小系统、控制器接口和V
学位