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认知无线电中的频谱检测技术

作　者: 刘雪梅
导　师: 宋高俊
学　校: 南昌航空大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 认知无线电 频谱感知技术 能量检测 两步检测
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


无线频谱资源是宝贵的无法重生的资源，无线通信领域永恒的课题就是尽一切可能提高频谱资源的利用率。无线通信历史就是在解决频谱资源有效利用的问题上一步步发展起来的。无线通信业务的发展瓶颈就是无线频谱资源的稀少和匮乏。认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能的具有革命性的频谱资源共享技术，它被称之为21世纪最有前途的无线技术。它采用了对授权频谱进行“再次开发”的理念，大大缓解了频谱资源紧缺和越来越多的无线业务需求之间的矛盾。频谱检测技术是实现CR技术及应用的重要前提，它体现了CR最本质的特征：可以对特定范围的频率进行搜索和分析，找出可开展业务的频谱空洞。CR的应用中，频谱感知技术是通过具体的频谱检测算法来完成的。本次论文的研究重点就是频谱检测技术。本文归纳和分析了几种目前用于频谱感知的检测技术，包括基于接收端检测的本振泄露功率检测、干扰温度检测和基于发射端检测的匹配滤波器检测、能量检测和循环平稳特征检测，并对目前常用的能量检测进行了重点分析。对在高斯信道、瑞利信道和莱斯信道等不同信道条件下的能量检测器的检测性能做了研究，并进行相关仿真。此外，还研究了噪声不确定性对能量检测带来的负面影响。由于目前常用的频谱感知技术主要都是针对窄带信号进行检测，而在实际应用中，需要对宽带信号进行频谱检测。为此，提出了两步检测法，该算法主要针对宽带信号检测，且能根据需要灵活改变检测精度和检测速度。两步检测法主要分两步进行，第一步为粗检测，采用基于小波变换的多分辨率检测技术。这一步的主要目的是对较宽的频带进行确认，挑选出可能存在频谱空洞的窄带频带范围。第二步为细检测，采用延时相关性检测技术。这一步的主要目的是针对第一步粗检测挑选出的窄带频带范围进行进一步的详细的信号检测。这两个阶段互相合作，可以在宽频带范围内迅速有效地的检测到授权信号，且能保持一定的准确性。两步检测法的实现均在时域，因而实时性很强，功率消耗也比较低。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 认知无线电研究背景  8-10
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  10-13
    1.2.1 认知无线电发展现状  10-11
    1.2.2 频谱检测研究现状及趋势  11-13
  1.3 认知无线电发展与应用  13-14
    1.3.1 个人服务  13
    1.3.2 公共服务  13-14
    1.3.3 军事方面  14
  1.4 主要研究内容及论文结构  14-16
第二章 认知无线电概述及相关统计理论  16-24
  2.1 认知无线电定义  16-17
  2.2 频谱感知认知无线电  17-19
  2.3 认知无线电关键技术  19-21
    2.3.1 频谱感知技术  19-20
    2.3.2 宽带射频前端技术  20
    2.3.3 自适应的数据传输技术  20-21
  2.4 相关统计理论  21-24
    2.4.1 统计信号检测基本理论  21-22
    2.4.2 二元统计检测基本步骤  22
    2.4.3 判决门限的选择  22-23
    2.4.4 奈曼-皮尔逊准则  23-24
第三章 认知无线电频谱检测技术  24-35
  3.1 概述  24-25
  3.2 基于主用户接收端检测的频谱检测技术  25-28
    3.2.1 干扰温度  25-27
    3.2.2 本振泄露功率检测  27-28
  3.3 基于主用户发射端检测的频谱检测技术  28-33
    3.3.1 能量检测  28-29
    3.3.2 匹配滤波器检测  29-30
    3.3.3 循环平稳特征检测  30-33
  3.4 本章小结  33-35
第四章 基于能量检测的频谱感知  35-47
  4.1 能量检测基本流程图  35-36
  4.2 无线信道传播模型  36-39
    4.2.1 瑞利模型  37-38
    4.2.2 莱斯模型  38-39
  4.3 高斯信道条件下的能量检测性能分析  39-41
    4.3.1 理论分析  39-40
    4.3.2 实验仿真  40-41
  4.4 Rayleigh 衰落信道条件下的能量检测性能分析  41-43
    4.4.1 理论分析  41-42
    4.4.2 实验仿真  42-43
  4.5 Rician 衰落信道条件下的能量检测性能分析  43-44
    4.5.1 理论分析  43
    4.5.2 实验仿真  43-44
  4.6 噪声不确定性对能量检测性能的影响  44-46
    4.6.1 理论分析  44-45
    4.6.2 实验仿真  45-46
  4.7 算法总结  46-47
第五章 两步检测法  47-57
  5.1 检测方案结构图  47
  5.2 具体算法  47-56
    5.2.1 MRSS 技术  48-52
    5.2.2 TSD 技术  52-56
  5.3 总结  56-57
第六章 总结和展望  57-59
  6.1 本文工作总结  57
  6.2 未来工作展望  57-59
参考文献  59-63
发表论文及参加科研情况说明  63-64
致谢  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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