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认知无线电中协作频谱感知技术的研究

作　者: 田雪玮
导　师: 杨震
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 认知无线电 协作频谱感知 分组协作频谱感知 双门限检测 硬件平台
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着无线通信技术的发展、各种无线业务的快速出现,越来越多的业务使用无线方式接入,大大增加了对无线频谱资源的需求。然而,有限的频谱资源使得无线通信的发展陷入瓶颈,而大部分已经分配给授权用户的频段利用率不高,认知无线电技术的提出,既解决了频谱稀缺问题,又提高已分配频谱的利用率。认知无线电中的一个重要环节及关键技术就是频谱感知,研究如何准确而快速地检测授权用户所在的频段、接入通信并且当授权用户重新出现时及时退避。其中,多用户协作频谱检测因其较传统单用户检测,具有更优的检测性能以及抗信道衰落能力,已经成为现在研究的热点,本文就认知无线电中的协作频谱感知技术展开了深入研究。论文首先介绍的是认知无线电提出的背景和其中的关键技术,介绍了常用的单用户检测算法及优缺点,其中重点介绍了能量检测算法及其在各信道下的检测性能,随后针对单用户检测存在的种种局限,引入了多用户协作频谱检测的概念。在协作频谱检测算法的介绍中,详细研究了硬融合、软融合算法及其检测性能,还有基于软、硬融合算法的双门限检测算法以及基于分组的协作频谱感知算法,在以上研究的基础上,本文提出了一种改进的基于双门限检测方法的分组协作频谱检测算法。通过仿真对比这些协作检测的算法,证明了本文提出的算法在检测性能上优于一般的协作检测算法,尤其是在汇报信道为衰落信道的环境下。最后论文设计了一种基于硬件平台的协作检测仿真方案,方案结合了实际的通信环境,分别给出了基站端和用户端的方案,包含了如何加入、退出系统、如何向基站汇报、何时检测、何时汇报、接口协议等方面的内容,随后给出了基于认知无线电硬件平台的仿真结果,证明该仿真方案能够很好地实现协作频谱检测方案,在不影响授权用户的情况下可以接入通信,有效地提高了频谱利用率。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
缩略语表  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1. 研究背景及意义  10-11
  1.2. 国内外研究现状  11-16
    1.2.1. 认知无线电国内外研究现状  11-13
    1.2.2. 频谱感知国内外研究现状  13-16
  1.3. 论文的主要研究内容和章节安排  16-17
第二章 频谱感知技术  17-27
  2.1. 本地检测技术  17-22
    2.1.1. 本地检测模型  17-18
    2.1.2. 能量检测  18-20
    2.1.3. 匹配滤波器方法  20
    2.1.4. 循环平稳检测  20-21
    2.1.5. 本地检测方法的对比  21-22
  2.2. 协作频谱感知  22-24
    2.2.1. 本地检测的局限性  22-23
    2.2.2. 协作频谱感知技术  23-24
    2.2.3. 非协作与协作频谱感知方法的对比  24
  2.3. 基于接收机的频谱检测  24-26
    2.3.1. 本振泄露检测法  24-25
    2.3.2. 基于干扰温度的检测方法  25-26
  2.4. 本章小结  26-27
第三章 协作频谱感知技术  27-51
  3.1. 融合算法  27-34
    3.1.1. 硬融合  27-30
    3.1.2. 软融合  30-34
  3.2. 双门限检测  34-39
    3.2.1. AWGN 信道下双门限检测方法  35-37
    3.2.2. Rayleigh 信道下的双门限检测方法  37-39
  3.3. 分组协作频谱感知  39-44
    3.3.1. 理想汇报信道  43
    3.3.2. 非理想汇报信道  43-44
  3.4. 一种改进的分组协作频谱感知算法  44-46
  3.5. 仿真实现  46-50
    3.5.1. 检测性能分析  46-48
    3.5.2. 检测性能与用户数关系  48-49
    3.5.3. 检测性能与信噪比关系  49-50
  3.6. 本章小结  50-51
第四章 基于硬件平台的协作感知仿真方案  51-64
  4.1. 认知无线电硬件平台介绍  51-55
    4.1.1. 系统中各组成部分功能  51-52
    4.1.2. 硬件结构  52-53
    4.1.3. 接口协议  53-54
    4.1.4. 时隙划分  54-55
  4.2. 基于硬件平台的MAC 层协作频谱检测仿真方案介绍  55-60
    4.2.1. 基站端感知盟方案  56-57
    4.2.2. 终端感知盟方案  57-60
  4.3. 硬件平台上的仿真实现  60-63
  4.4. 本章小结  63-64
第五章 结束语  64-66
  5.1. 论文工作总结  64-65
  5.2. 下一步研究方向  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间发表的学术论文  71-72
攻读硕士学位期间参与的科研项目  72

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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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