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认知无线电中协作频谱感知技术的研究

作　者: 罗海涛
导　师: 杨铁军
学　校: 河南工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 认知无线电 协作频谱感知 能量检测 数据融合准则 自适应双门限
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着无线通信技术的快速发展,无线用户的数量急剧增加,加之频谱资源利用的不合理,使得频谱资源越来越紧张。为了提高现有频谱的利用率,于是认知无线电技术’(Cognitive Radio, CR)应运而生。频谱感知是实现认知无线电的关键,本文就频谱感知技术做了深入的研究,并重点研究了协作频谱感知技术。本文首先对认知无线电技术的研究背景和意义、发展概述和国内外研究现状进行了介绍,接着对认知无线电中的单节点频谱感知进行了研究,并着重对协作频谱感知做了深入的研究。在单节点频谱感知中研究了匹配滤波器检测、能量检测和循环特征检测。针对单节点频谱感知难以克服周围环境中各种衰落的影响,于是本文研究了协作频谱感知。并着重对基于数据融合的协作频谱感知和基于分簇的协作频谱感知进行了仔细研究。本文在第三章中研究了基于数据融合的协作频谱感知。首先研究了基于硬判决融合的协作频谱感知,包括AND、OR和“K秩”融合算法。然后研究了基于软判决融合的协作频谱感知,包括EGC、MRC融合算法。之后重点研究了基于最佳融合准则的协作频谱感知算法。并在AWGN信道下进行了仿真,结果表明基于数据融合的协作频谱感知算法有效提高了检测性能。最后本文提出了一种基于EGC的对数阴影衰落的分簇协作频谱感知算法,仿真结果表明该方法明显降低了报告信道的带宽,此外在有噪声干扰的通信信道条件下,分簇协作的方法能增强检测性能并能很好的克服隐终端问题。本文最后将分簇技术引入到认知无线电的协作频谱检测中,系统的分析了基于分簇的协作频谱感知方法,提出了一种基于C-V准则的分簇自适应双门限能量协作频谱感知算法。在该方法中首先对自适应双门限的门限确定方法进行了推导,然后给出了C-V数据融合准则在协作频谱感知中的应用过程。并选择簇中信道条件最好的认知用户作为簇头,所有的本地感知结果先在簇头采用C-V融合准则进行第一次数据融合；然后簇头将融合结果再传到全局融合中心,在全局融合判决中充分考虑了不同的信噪比和距离的情况。仿真结果表明该算法有效提高了检测性能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 认知无线电概述  10-14
    1.2.1 认知无线电的产生及发展  10
    1.2.2 认知无线电概念和研究模型  10-12
    1.2.3 认知无线电关键技术  12-14
  1.3 协作频谱感知技术的国内外研究现状  14-16
  1.4 论文研究内容及结构安排  16-18
第二章 认知无线电中的频谱感知技术  18-35
  2.1 频谱感知技术概述  18-19
  2.2 单节点频谱感知  19-28
    2.2.1 匹配滤波器检测  20-22
    2.2.2 能量检测  22-26
    2.2.3 循环特征检测  26-27
    2.2.4 单节点频谱检测性能比较  27-28
  2.3 基于干扰温度的检测  28-29
  2.4 协作频谱感知算法  29-33
    2.4.1 协作频谱感知简介  29
    2.4.2 协作频谱感知模型  29-31
    2.4.3 分簇协作频谱感知  31-33
  2.5 频谱感知的性能评价  33-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章 基于数据融合的协作频谱感知  35-52
  3.1 基于硬判决融合的协作频谱感知  35-39
    3.1.1 “与”融合准则  35-36
    3.1.2 “或”融合准则  36
    3.1.3 “K秩”融合准则  36-37
    3.1.4 仿真与性能分析  37-39
  3.2 基于软判决融合的协作频谱感知  39-42
    3.2.1 等增益合并算法  39-40
    3.2.2 最大比合并算法  40-41
    3.2.3 仿真与性能分析  41-42
  3.3 基于C-V准则的协作频谱感知  42-45
    3.3.1 算法的理论分析  42-44
    3.3.2 算法的性能参数推导  44-45
  3.4 基于EGC的衰落信道的分簇协作频谱感知算法  45-51
    3.4.1 算法提出  45
    3.4.2 算法分析  45-49
    3.4.3 性能仿真  49-51
  3.5 本章小结  51-52
第四章 基于分簇的协作频谱感知  52-67
  4.1 分簇协作频谱感知系统描述  52-53
  4.2 基于自适应双门限本地频谱感知  53-59
    4.2.1 算法描述  53-57
    4.2.2 仿真结果及分析  57-59
  4.3 基于C-V准则的簇内决策  59-62
    4.3.1 算法描述  59-60
    4.3.2 仿真结果及分析  60-62
  4.4 基于信噪比和距离加权的全局判决  62-66
    4.4.1 算法描述  62-63
    4.4.2 仿真分析  63-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章 总结与展望  67-69
  5.1 全文总结  67-68
  5.2 研究展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
个人简历  74

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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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