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认知无线电中的单节点频谱感知算法研究

作　者: 王彩云
导　师: 邱天爽
学　校: 大连理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 认知无线电频谱感知能量检测循环相关谱系数检测 SVD分解
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着计算机技术、半导体技术和移动通信技术的迅速发展,无线通信服务的重点已经向需要宽带和高下载速率的服务转移,有限的无线频谱资源的匮乏问题变得越来越严重,而且在频谱固定分配的制度下,大部分频谱资源的利用率很低,这就需要提高现有频谱资源的利用效率。认知无线电能够实时感知周围无线电环境的变化,并通过调整自己的传输参数来适应这种变化,以达到高可靠通信和频谱共享的目的。认知无线电物理层研究的关键技术包括频谱感知、频谱分析和决策、频谱共享等,其中频谱感知是认知无线电的核心技术,也是实现频谱管理和共享等后续工作的前提和基础。频谱感知的目的是实时感知无线电环境,发现频谱空洞,同时避免对授权用户产生干扰。频谱检测可以分为用户发射机检测、协作检测、基于干扰温度的检测和基于接收机的检测。用户发射机检测又称为单节点检测,传统的检测方法有能量检测、匹配滤波其检测、循环平稳特征检测,目前大多数研究都是基于这三种方法展开的。针对传统检测算法抗造性差、计算量大和确定判决门限难的问题,本文提出了两种改进的频谱感知算法：第一,针对传统的能量检测算法抗噪性差的缺点,提出了一种基于SVD分解的频谱感知新算法。理论分析和计算机仿真结果表明,该算法在相同的信噪比和虚警概率条件下,能够得到更高的检测概率,抗噪性强。第二,针对传统的循环平稳特征检测法计算量大和确定判决门限难的问题,提出了一种基于多个循环频率的联合循环谱系数感知新算法。该算法将Chair-Varshney数据融合准则应用到单节点多循环频率的判决结果融合中,理论分析和仿真结果表明,该算法充分利用了各单点循环频率上的循环相关谱系数信息,在信噪比较低情况下得到了较高的检测概率,抗噪性和抗噪声不确定性增强,随着循环频率数的增加,检测性能提高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景及意义  9-10
  1.2 课题的研究现状  10-13
    1.2.1 认知无线电的研究现状  10-12
    1.2.2 频谱感知技术的研究现状  12-13
  1.3 课题的发展趋势及应用价值  13-14
    1.3.1 课题的发展趋势  13
    1.3.2 课题的应用价值  13-14
  1.4 论文的主要内容及结构安排  14-16
2 认知无线电概述  16-22
  2.1 认知无线电的概念  16-18
  2.2 认知无线电的关键技术  18-21
    2.2.1 频谱感知  18-19
    2.2.2 频谱管理  19-20
    2.2.3 频谱共享  20-21
  2.3 本章小结  21-22
3 认知无线电中的频谱感知技术  22-37
  3.1 频谱感知技术综述  22
  3.2 发射机检测  22-35
    3.2.1 匹配滤波器检测  22-23
    3.2.2 能量检测  23-28
    3.2.3 循环平稳特征检测  28-34
    3.2.4 其他发射机检测方法  34-35
  3.3 协作检测  35
  3.4 基于干扰机制的检测  35-36
  3.5 接收机检测  36
  3.6 本章小结  36-37
4 基于SVD分解的频谱感知新算法  37-51
  4.1 引言  37
  4.2 算法原理  37-48
    4.2.1 能量检测法原理  37-39
    4.2.2 奇异值分解(SVD)原理  39-45
    4.2.3 算法的理论依据  45-47
    4.2.4 算法步骤  47-48
  4.3 仿真结果及性能分析  48-49
  4.4 本章小结  49-51
5 基于多个循环频率的联合循环谱系数感知新算法  51-62
  5.1 引言  51
  5.2 算法原理  51-58
    5.2.1 循环相关谱系数感知原理  51-55
    5.2.2 Chair-Varshney融合准则  55-57
    5.2.3 算法步骤  57-58
  5.3 仿真结果及性能分析  58-60
  5.4 本章小结  60-62
结论  62-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  67-68
致谢  68-69

认知无线电中的单节点频谱感知算法研究

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