多跳认知水声通信中的分布式稀疏频谱检测算法

作     者：左加阔 陶文凤 包永强 方世良 赵力 邹采荣 Zuo Jia-kuo;Tao Wen-feng;Bao Yong-qiang;Fang Shi-liang;Zhao Li;Zou Cai-rong

作者机构：东南大学教育部水声重点实验室南京210003 南京工程学院通信工程系南京210003 

出 版 物：《电子与信息学报》 (Journal of Electronics & Information Technology)

年 卷 期：2013年第35卷第10期

页      面：2359-2364页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：国家自然科学基金(60872073 6097501 51075068) 教育部博士点专项基金(20110092130004)资助课题 

主　　题：认知水声通信 频谱检测 压缩感知 分布式计算 

摘      要：水声信道常表现为严重的频率选择性衰落、低的声波传播速度和严重的多径效应等。这些特性使得认知水声通信中的频谱检测变得非常困难。除此之外,水声通信网络通常为自组织网络,缺少融合中心,而基于融合中心的频谱检测算法需要将各个认知用户的感知数据传送到融合中心,因此该方法在认知水声通信中是不可行的。与认知无线电类似,由于低的频谱使用率,认知水声通信中的频谱也是稀疏的。考虑到水声信道的特殊性,基于压缩感知理论,该文对认知无线电中的压缩频谱检测算法进行了改进,提出了两种不同情况下(已知水声信道状态信息和未知水声信道状态信息)的适用于认知水声通信的分布式稀疏频谱检测算法。通过近邻认知用户之间的合作,这两种算法利用空间分集增益和联合稀疏特性来提高算法的频谱检测性能。通过分布式计算和局部优化,新算法使得认知用户与其近邻认知用户之间只需进行少量的数据交互。仿真实验结果证明了该文提出的算法在检测认知水声通信系统中频谱空洞的有效性。