认知无线电网络中基于自适应双门限的协作感知技术的研究

摘要

现阶段，无线通信业务的剧增与无线技术的快速发展，使得对频谱这种无线通信系统最为宝贵而有限的资源的需求变得越来越旺盛。然而，现有的固定频谱分配方案一方面造成频谱资源的利用紧张，一方面又造成了极大浪费。认知无线电作为提高频谱资源利用率的技术应运而生。认知无线电技术中最重要最基础的是能够准确、高效地检测到授权用户的存在，即频谱感知。为了解决频谱感知中隐藏终端的问题，提出了协作感知技术。
　　 本文首先介绍了认知无线电和频谱感知的研究意义、国内外研究现状，以及频谱感知技术的基础知识。在能量感知技术的基础上，探究了本地频谱感知算法和协作感知中的数据融合算法的改进。主要研究内容和创新性成果有以下两点:
　　 ①提出了一种基于自适应双门限的本地频谱感知算法。鉴于能量感知中门限的取值既影响着检测概率，也影响着虚警概率。而传统的单门限感知算法、固定双门限算法不能很好的综合这些因素，本文研究了一种自适应双门限的本地感知算法。该算法以使检测错误概率达到最小的最佳单门限作为双门限的中心值，再以信道质量的好坏自适应调整双门限间隔，以达到期望检测概率。仿真结果表明，在相同的虚警概率下，该算法可以获得更高的检测概率。在低信噪比时，能够显著地降低检测错误概率，改善了本地感知性能。
　　 ②提出了一种基于次用户历史判决可靠性的加权融合算法。实际无线环境中，处于不同地理位置的次用户的本地判决的可靠性千差万别，而现有的数据融合准则均没有考虑到此因素的影响。本文研究一种融合次用户的可靠性的加权融合算法。首先，结合历史感知的检测概率和虚警概率给出了可靠度的定义。对于可靠度高的本地决策赋予较高的权重，可靠度低的本地决策赋予较低的权重。最后根据提出的融合准则进行全局判决。通过仿真验证了该算法可以有效提高全局判决概率，改善全局判决性能。
　　 最后，把提出的两种算法作为协作感知的两个步骤结合起来，形成一种新型的协作感知方法，并仿真其性能。结果表明，本文提出的协作感知方法在信噪比不高时具有最优的感知性能。

目录

声明

摘要

缩略语

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 认知无线电的关键技术

1．3 国内外发展现状

1．3．1 认知无线电发展现状

1．3．2 频谱感知研究现状

1．4 研究内容与组织结构

1．4．1 本文研究内容

1．4．2 本文组织结构

第二章 频谱感知技术

2．1 频谱感知技术概述

2．2 单节点频谱感知

2．2．1 主用户发射机感知

2．2．2 主用户接收机感知

2．2．3 单节点频谱感知技术比较

2．3 协作频谱感知

2．3．1 集中式协作感知模型

2．3．2 分布式协作感知模型

2．3．3 两种协作方式的比较

2．4 数据融合

2．4．1 数据融合的定义

2．4．2 数据融合的分类

2．5 基于数据融合的协作感知

2．6 本章小节

第三章 基于自适应双门限的本地感知算法

3．1 引言

3．2 能量感知算法原理

3．3 算法背景介绍

3．3．1 传统的单门限感知算法

3．3．2 典型的固定双门限感知算法

3．4 自适应双门限感知算法

3．4．1 基本思想

3．4．2 算法描述

3．4．3 算法流程

3．4．4 仿真分析

3．5 本章小结

第四章 基于次用户历史感知可靠性的加权融合算法

4．1 引言

4．2 硬判决融合

4．2．1 AND准则

4．2．2 OR准则

4．2．3 K秩准则

4．3 软判决融合

4．3．1 似然比合并

4．3．2 线性加权合并

4．4 基于可靠性的加权融合算法

4．4．1 算法描述

4．4．2 仿真分析

4．5 基于自适应双门限的协作频谱感知

4．5．1 算法流程

4．5．2 仿真分析

4．6 本章小结

第五章 结论及未来的工作

5．1 结论

5．2 未来的研究工作

致谢

参考文献

附录