认知无线电中合作频谱感知技术的研究

摘要

众所周知，无线电频谱资源是由国家进行管理和分配的不可再生资源。近年来，现代社会的信息产业正在以爆炸式的速度蓬勃发展，无线电频谱资源的匮乏问题已经逐步成为新兴通信技术的发展瓶颈，而目前普遍采用的固定频带划分与分配原则又使频谱利用率低下。认知无线电的出现不但解决了频谱资源紧张的问题，还提高了频谱利用率。认知无线电中最关键的技术就是频谱感知，它要求认知用户快速又准确地检测空闲频段并接入通信;同时当主用户信号出现在该频段时要及时退避。合作频谱检测是在单节点检测的基础上发展而来的，因其更优秀的检测性能和抗衰落能力，成为了现在的研究热点。本文对认知无线电合作频谱感知技术展开了深入的研究，主要工作和成果如下:
　　 1、为了保证在漏检概率低于预定漏检门限值的前提下最小化虚警概率，本文在现有的各种合作感知技术的基础上提出了一个新的合作频谱检测模型。每个认知用户都配有一个能量检测器，且各自有单独的判决门阈值。而在认知网络中，同时参与合作的认知用户可能非常多，于是文章还提出了一个基于启发式算法的优化方案，并对提出的新方案进行了实验仿真，证明了新方案的检测性能优于现有方法。
　　 2、针对宽带信号的检测，为了减少所需的信号采样数量，降低计算复杂度，本文提出了一种基于多速率采样的宽带合作频谱感知方法。各合作节点分别以不同的sub-Nyquist速率对信号进行采样，将各自的采样信息集中到融合中心，利用压缩感知CoSaMP重构算法重构信号的频谱幅度，最后将重构信号的频谱幅度其能量值与设定的门限值作比较，来判断主用户是否存在。随后进行了实验仿真，验证了算法的有效性。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 认知无线电概述

1．2．1 认知无线电的定义

1．2．2 认知无线电的关键技术

1．3 认知无线电研究现状

1．3．1 国内外研究现状

1．3．2 频谱感知技术研究现状

1．4 论文的主要内容和章节安排

第2章 认知无线电频谱感知技术

2．1 引言

2．2 频谱检测技术系统模型

2．3 基于发射端检测算法

2．3．1 匹配滤波器检测

2．3．2 能量检测

2．3．3 循环平稳特性检测

2．3．4 单节点检测技术比较

2．4 基于接收端检测算法

2．4．1 本振泄露检测

2．4．2 干扰温度检测

2．5 主用户发射端和接收端的比较

2．6 合作频谱检测技术

2．6．1 硬判决信息融合检测

2．6．2 软判决信息融合检测

2．7 单节点检测技术和合作检测技术比较

2．8 本章小结

第3章 一种改进的优化检测门限的合作检测算法

3．1 引言

3．2 信号模型和问题阐述

3．2．1 信号模型

3．2．2 问题阐述

3．3 解决方案

3．3．1 两个认知用户的情况

3．3．2 多个认知用户的情况

3．4 实验仿真

3．5 本章小结

第4章 基于多速率采样的宽带合作频谱感知方法

4．1 引言

4．2 信号建模以及多速率合作检测算法

4．2．1 信号模型

4．2．2 多速率合作检测算法

4．3 实验仿真

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A (攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录)

附录B (攻读硕士学位期间所参与的学术科研活动)