基于动态门限的700MHz频段频谱占用度测量与分析

摘要

本论文来源于国家无线电监测中心重大专项项目——“TD-LTE系统中的认知无线电技术研究与验证”。近年来，无线通信的迅速发展需要大量频谱资源的支撑，然而目前普遍采用的静态频谱管理策略导致频谱资源利用率低下，使得频谱资源紧缺问题日益严重，制约了新型无线通信业务的发展。认知无线电通过对授权用户的空闲频段进行动态接入，实现频谱资源的再利用，被认为是解决当今频谱资源紧缺问题的重要手段。为了科学有效地选取频段开展认知无线电业务，必须事先进行全面、详细的频谱测量与分析工作，了解该频段的频谱占用情况，给认知无线电技术的研究以及日后认知无线电业务的开展提供现实依据。
　　本文首先根据对北京地区470～806MHz进行频谱占用度测量的任务，制定了科学、详细的测量方案，包括测量地点的选取、时间安排、测量系统的搭建过程以及参数的设置等等。使用了一种新的动态门限计算方法，并对信道建模，通过matlab软件仿真比较此计算方法与ITU建议书中提及的20％均方根法所获取的门限与理论值的相对误差大小，仿真结果显示本文提出的计算方法具有更高准确性。然后基于获得的动态门限对测量得到的海量数据进行处理，对所测频段频谱占用情况在空间、时间维度上进行全面分析，绘制不同地点的平均占用度图像、频率-时间-占用度三维图像等，便于直观了解该频段频谱占用情况，找出空闲频谱以开展认知无线电业务。最后对频谱感知和检测技术进行研究，对能量检测算法在不同情况下进行仿真。再利用频谱占用度测量结果，获取信道空闲时与占用时的能量值特征参数，结合认知无线电频谱感知技术，确定能量检测算法中在不同虚警概率和检测概率条件下的判决门限，提高能量检测算法的效率与准确性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题背景及意义

1．1．1 频谱资源现状

1．2 国内外现行频谱管理方式

1．3 基于认知无线电技术的动态频谱管理

1．3．1 国内外动态频谱管理技术的研究进展

1．4 论文内容安排

2 认知无线电概述

2．1 认知无线电基本概念

2．2 认知无线电的关键技术

2．3 频谱测量工作在认知无线电中的意义

2．4 本章小结

3 频谱占用度测量方案制定与实施

3．1 频谱占用度概念

3．2 测量频段介绍

3．3 占用度测量方案的研究

3．3．1 测量地点及时间的选取

3．3．2 测量系统及设备

3．3．3 参数的设置

3．3．4 准确度和置信区间

3．4 门限电平的确定

3．4．1 无线电噪声

3．4．2 传统噪声门限确定方法

3．4．3 20％均方根法

3．4．4 差值比较法计算动态门限

3．5 本章小结

4 700M“数字红利”频段频谱占用度测量结果分析

4．1 “数字红利”频段介绍

4．2 各测量地点频谱占用度情况

4．3 空闲频段及其带宽分析

4．4 时间维度的频谱占用度研究

4．5 “数字红利”频段占用度测量结论及政策建议

4．6 本章小结

5 基于频谱测量的频谱感知及检测技术

5．1 感知算法模型

5．2 频谱感知算法

5．2．1 匹配滤波器检测

5．2．2 特征检测算法

5．2．3 能量检测

5．2．4 三种感知算法的比较

5．3 基于频谱占用度测量的能量检测

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

学位论文数据集