基于随机矩阵理论的协作频谱感知

认知无线电频谱共享技术在新一代无线通信网络中具有广泛的应用前景,频谱感知是其中最重要的环节。该文提出了一种新的在多认知用户环境中,基于大维随机矩阵理论的协作频谱感知算法。充分利用随机矩阵的渐近谱分布特性及小样本下最大特征值收敛特性来提高感知性能。理论分析和仿真结果均表明,新算法性能明显优于同类算法和典型的能量检测算法。     

利用功率谱最大最小值的频谱感知算法

为了提高频谱感知性能,首先利用功率谱函数特性和瑞利熵概念,从理论上分析了基于功率谱的频谱感知算法原理,提出一种以功率谱的最大最小值之差作为检测统计量的频谱感知新算法;然后推导给出了检测门限和检测概率表达式;最后给出了仿真结果。理论分析和仿真结果表明,在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中本文算法都具有良好的检测性能,性能优于已有的利用功率谱的频谱感知算法,该算法不需要主用户信息,不用进行复杂的特征值分解,当虚警概率确定时,检测门限能准确给出。      

MME频谱感知算法能量效率优化分析

绿色通信是未来无线通信发展的必然趋势,为了提高认知无线网络频谱感知算法的能量效率以及算法稳定性,实现低功耗绿色通信,该文在噪声不确定的环境下分析了基于特征值的最大最小特征值（MME,Maximum-Minimum Eigenvalue）频谱感知算法的能量效率,并利用黄金分割优化算法获得了使能量效率最大化的最优感知时间。理论分析和仿真结果表明,在噪声不确定的情况下,基于特征值的MME感知算法的能量效率要明显优于传统的能量（ED）检测算法,且MME感知算法不受噪声不确定性的影响,在低信噪比下具有更稳定的感知性能。     

基于随机矩阵理论的DET合作频谱感知算法

针对认知无线电系统中的频谱感知问题,该文采用随机矩阵理论(Random Matrix Theory, RMT)对多认知用户(Secondary User, SU)接收信号采样协方差矩阵的最大特征值的分布特性进行了分析和研究,提出了一种新的基于双特征值判决门限(Double Eigenvalue Threshold, DET)的合作频谱感知算法。由该算法感知性能的理论分析可知：DET合作感知算法无需主用户(Primary User, PU)发射机信号的先验知识,也不需要预先知道信道背景噪声功率。仿真结果表明,与传统的频谱感知方法相比,该方法只需较少的认知用户就能获得较高的感知性能,并且对噪声的不确定性具有较强的鲁棒性。     

基于Wishart矩阵特征值的频谱感知算法

为了提高频谱感知性能,克服经典算法的缺点,提出了一种新的基于Wishart随机矩阵理论的协作频谱感知算法.根据多个认知用户接收信号样本协方差矩阵特征值的对数分布特性,利用样本协方差矩阵最大特征值与几何平均特征值的比值,得到简单的判决阈值闭式表达式,实现频谱感知判决.该算法不需要知道主用户的任何先验信息,不受噪声不确定性的影响.仿真结果表明,所提算法在协作用户数少、信噪比低、采样点数极少的情况下,仍能获得较高的感知性能.该算法受虚警概率和极端值的影响较小,比同类算法有更好的检测性能.     

一种适用于认知无线电系统的盲感知算法

频谱感知是认知无线电中最具挑战的问题之一。提出一种基于信号协方差矩阵特征值的盲感知算法,仿真显示这种方法有较好的检测性能,适用于认知无线电系统中授权用户的检测。     

基于随机矩阵理论的非重构宽带压缩频谱感知方法

该文采用随机矩阵理论(RMT)直接对压缩采样得到的观测数据进行分析,设计出了一种基于广义似然比检验(GLRT)的非重构宽带压缩频谱感知新算法。该算法无需任何先验知识就能对宽带频谱中的每个子带进行盲检测。此外,为了减轻次用户(SU)在数据获取和频谱感知过程中的通信开销,该文提出一种基于传感器节点(SN)辅助感知的合作频谱感知架构。理论分析和仿真结果均表明,与传统基于信号重构的GLRT感知算法以及Roy最大根检测(RLRT)算法相比,该算法不仅具有计算复杂度低、开销小、感知性能稳定等诸多优点;而且只需较少的SN就能获得较好的检测性能。     

基于广义特征值的合作频谱感知方法

现有的基于特征值的合作频谱感知方法要求认知用户各感知节点接收到的授权用户信号具有相关性。针对这个问题,提出了一种基于广义特征值的合作频谱感知方法。该方法利用过去不存在授权用户的感知周期采样协方差矩阵与当前感知周期采样协方差矩阵之间的最大广义特征值(MGED,maximum generalized eigenvalue de-tection)作为检验统计量,以此判决当前感知周期是否存在授权用户信号,从而实现频谱感知。所提方法不需要授权用户信号和噪声功率的先验信息。当认知用户各感知节点上的授权用户信号不相关时,现有的基于特征值的频谱感知方法均失效,而所提频谱感知方法仍然具有较高的检测性能。最后仿真验证了所提方法的有效性。     

基于随机矩阵特征值比的频谱感知改进算法

针对认知无线电中现有频谱感知方法的不足,利用大维随机矩阵理论分析了随机矩阵的渐近谱特性,研究了接收信号样本协方差矩阵平均特征值的分布特性,提出两种基于随机矩阵特征值比的频谱感知改进算法.改进算法不需要知道主用户信号的先验信息,也不需要知道背景噪声的功率,得到的判决阈值也具有十分简单的闭式表达式.仿真结果表明,在低样本点、低协作用户数、低信噪比和低虚警概率的条件下,改进算法也可以获得很好的感知性能.     

认知无线电基于感知信息量化的合作频谱感知

针对认知无线电频谱感知性能的提高与传输开销的矛盾,研究了一种基于感知信息量化的合作频谱感知模型,在此基础上,研究了感知信道信噪比、认知用户数对检测概率的影响以及感知时间、信噪比对虚警概率和吞吐量的影响,并将检测性能与软判决和硬判决比较。理论分析和仿真结果表明,该方法在每个认知用户只增加1 bit传输开销的前提下能够极大地改善检测性能,实现了频谱利用率与传输开销的较好权衡。     

波导本征值问题的多极理论分析

本文利用多极理论分析波导本征值问题.给出用多极理论分析波导本征值问题的使用规则和实施方法.实例计算结果表明,用多极理论分析波导本征值问题,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于波导工程问题的设计与计算,多极理论是一种有效的波导本征值分析方法.     

基于极化联合特征值的雷达弱小目标检测方法

针对海杂波背景下雷达弱小目标检测问题,提出了一种基于极化联合特征值的雷达弱小目标检测方法。该方法利用多极化通道回波数据计算极化相干矩阵的最大特征值,然后将待检测单元的最大特征值与参考单元最大特征值、最小特征值、算数平均值和几何平均值的算数平均之比分别作为检验统计量实现检验判决。仿真和实测数据处理结果表明：基于极化联合特征值的雷达弱小目标检测方法较基于特征值的检测方法性能提高2 dB,较极化检测最优滤波器性能提高1.5 dB,较功率最大综合检测方法、SPAN检测方法性能提高5 dB,极化联合最大特征值?几何平均方法综合检测效果最好。     

一种新的基于特征值分析的盲信噪比估计方法

对自相关矩阵的特征值分解进行公式推导,基于此提出了一种采用协方差矩阵进行特征值分析的盲信噪比估计方法。在加性高斯白噪声环境下的仿真结果表明,该方法的估计偏差及标准差等性能均优于基于自相关矩阵特征值分析的盲信噪比估计方法。     

莱斯信道下基于特征值的频谱感知技术

针对衰落环境下频谱利用率的提高,采用了一种基于接收信号自相关矩阵的特征值的检测方法。该方法基于随机矩阵理论,用最大最小特征值作为检验统计量来检测授权用户是否存在,从而改善频谱利用率。将随机产生的BPSK信号和捕获的DTV信号分别作为信号源在莱斯衰落信道下进行信号检测仿真。实验表明与传统能量检测方法的对比,该检测算法在莱斯衰落信道下具有良好的检测性能。     

能消除“非物理模”的电磁谐振腔的数值方法

本文用矢量偏微分算子理论计算了一种特殊结构电磁谐夺腔的本征问题,计算结果表明,这一方法确实可以消除“非物理模”的影响不需要加任何人为的惩罚因子,直接连续地计算出20个最低的谐振模式,该方法不仅计算快速,节省内存,而且精度很高,是一种很有前景的电磁场数值计算方法。     

基于特征空间逼近的传声器阵列语音信号增强

对现有的基于自动波束形成的传声器阵列语音信号增强算法提出了改进,将各传声器采集到的信号利用ABF(自适应波束形成)进行延时补偿并求和,消除信号中弱相干和不相干噪声;再利用特征空间逼近的方法进一步去除残留的噪声。将一种定阶方法应用到基于特征空间分解的语音信号增强中,利用其“最大稳定”原理,使得有效信号模型的阶数尽可能不受原始信号信噪比的影响,消除了传统定阶过程中的随意性和不稳定性。仿真结果表明:把自适应波束形成技术和特征空间逼近的方法结合起来,能够取得良好的去噪效果。     

全极化SAR图像中相干矩阵特征值及其应用

推导了全极化合成孔径雷达相干矩阵的特征值和特征值指数与散射振幅函数的直接关系,并用全极化散射的植被模型讨论了特征值指数与植被稀疏程度的关系,结合Bayes极大似然分类法讨论了特征值指数在全极化多视AirSAR图像分类中的应用,最后用Monte Carlo模拟法给出了理论分类误差。     

Ag-coated Long-period Fiber Grating

Based on coupled-mode theory, the eigenvalue equation of five-layered long-period fiber grating （LPFG） sensor with Ag film and gas-sensitive film overlays are firstly studied. The problem of resolving complex eigenvalue equation on five-layered LPFG is analyzed, and the method of resolution is also given. Then the eigenvalue equation of three-layered metal cladding LPFG is analyzed, and the complex transcendental equation is also discussed. The computing result shows that the coupling between the low order EH modes and the core mode is much stronger than that between the low-order HE modes and the core mode.     

金属包层阶跃平板介质波导导模的二级微扰分析

直接求得的复本征值方程的解作为精确解,由微扰理论得到的一级和二级近似结果与之进行了分析比较,结果表明微扰法是相当好的近似方法,它们给出了与精确值符合相当好的数值结果。分析结果还表明微扰法的二级近似结果对一级近似结果的修正很小,一级近似已可以给出足够精确的结果。     

关于海森堡模型中一种并行算法实现的讨论

使用并行算法（简称Z分法）fortran编程计算获取海森堡模型位型[N,k] （N为海森堡链总格点数, k为格点中自旋向上的电子数）的最小本征值的最短时间。研究方法：使用置换群方法产生模型的能量矩阵,将能量矩阵对角化所得到的本征值构成数据群,采用Z（Z=1,2……）分法Fortran编程计算获得群中最小数据的最短(或最长)时间。研究结论：(1）同一位型[N,k],使用2分法获取模型位型[N,k]的最小本征值的时间最长,而不等分或满等分（此时Z=1或位型[N,k]的矩阵维数）时的时间最短且二者相等。(2）对于不同位型[N,k] ,Z相同而当N（k）同,k（N）增大时,获取模型最小本征值的最短时间增加。通过讨论海森堡模型获取最小本征值的时间计量可为研究者们在计算工作中作提高运算效率的借鉴。