认知无线电技术中频谱感知技术的研究

摘要

在无线通信系统中，频谱是非常重要的系统资源。随着现代通信技术的不断发展，无线频谱资源日益紧张。然而与此相矛盾的是，有些频段却是闲置的，频谱资源利用率极低。为了提高频谱的利用率，弥补频谱静态分配的不足，人们提出了认知无线电的概念。认知无线电(Cogutive Radio，CR)是一个智能的无线通信系统，他能够感知外界的环境，通过对外界环境的学习，动态的调整工作参数以适应环境，提高频谱的利用率。频谱感知是认知无线的关键技术，通过频谱感知学习周边频谱的使用情况，它是认知无线电进行其他操作的前提和基础。 本文简单介绍了频谱感知技术中的单点本地检测和多点的合作检测，并重点研究了基于循环平稳特性的单点频谱感知技术。循环谱感知算法是实现对授权用户检测的有效方法，尤其在低信噪比的情况下表现良好。通过对循环谱相关理论的研究，以ASK，FSK、BPSK、QPSK和OFDM等这儿种典型调制信号为例，推导循环功率谱、做出循环功率谱图。并且针对传统方法在有限数据长度的情况下受噪声影响较大的问题，提出了改进算法，在高斯白噪声信道中对循环功率谱特征检测算法和改进算法的检测性能进行软件仿真和性能分析。 认知无线电技术改变了传统的由政府授权使用无线电频谱的方式，它以频谱利用的高效性为目标，允许非授权用户机会式利用授权用户的频谱空洞传输。OFDM技术则以其高效的频谱利用率，灵活的频谱资源控制特性，适于与认知无线电技术结合，构成频率捷变的传输系统。本文在第四章中研究了基于OFDM的认知无线电系统的频谱感知技术，通过循环标记的引入，为系统的频谱感知提供了更加精确的信息。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文研究背景

1.1.1认知无线电的概念

1.1.2认知无线电的关键技术

1.1.3认知无线电的研究现状

1.2本文的主要工作和内容安排

第2章认知无线电中频谱感知技术

2.1引言

2.2频谱感知算法

2.2.1频谱感知模型

2.2.2匹配滤波

2.2.3能量检测

2.2.4循环平稳特征检测

2.3合作检测

2.4其他频谱感知算法

第3章循环平稳特征检测

3.1引言

3.2循环谱相关理论

3.2.1循环自相关函数

3.2.2谱相关密度函数

3.2.3谱相关密度函数的特点

3.3几种典型调制信号的循环功率谱

3.3.1 ASK调制信号

3.3.2 FSK调制信号

3.3.3 BPSK和QPSK调制信号

3.4基于循环平稳特性检测的频谱感知技术

3.4.1谱相关函数的估计方法

3.5基本算法的不足与改进算法

3.5.1噪声对循环谱估计的影响

3.5.2循环谱估计的精度限制

3.5.3加权交叠段的循环谱估计方法

3.5.4基于自相关的循环谱估计

3.5.5改进算法的性能分析和仿真

3.6本章小结

第4章基于OFDM的认知无线电频谱感知技术

4.1引言

4.2 OFDM基本原理

4.2.1 OFDM系统结构

4.2.2保护间隔和循环前缀

4.3 OFDM的适用性分析

4.4 OFDM循环标记与系统检测

4.4.1 OFDM信号的循环谱函数

4.4.2 OFDM循环标记的生成

4.4.3仿真结果

4.5本章小结

第5章总结与展望

5.1全文工作总结

5.2 下一步工作展望

致谢

硕士期间发表的论文

参考文献