認知無線電中的本地頻譜感知.pdf

1、無線通信技術的飛速發(fā)展使得無線業(yè)務對無線電頻譜資源有著巨大的需求，而靜態(tài)頻譜分配政策導致了頻譜資源的利用率低下。認知無線電就是針對頻譜短缺問題而提出的一種解決方案，是緩解目前頻譜資源緊張的有效手段。認知無線電包括頻譜感知、動態(tài)頻譜接入、頻譜管理和頻譜共享等技術，它能夠自動感知無線通信環(huán)境，通過對環(huán)境的判決和學習，自適應調(diào)整通信參數(shù)后接入授權(quán)信道，在不對授權(quán)用戶造成干擾的前提下，利用空閑頻譜資源進行通信。本文研究的是認知無線電中的頻譜感知

2、技術，頻譜感知技術是保證認知無線電網(wǎng)絡能否正常工作的關鍵技術。目前頻譜感知的研究方法主要有單節(jié)點頻譜感知和多節(jié)點協(xié)作頻譜感知，單節(jié)點頻譜感知是只有一個認知用戶感知授權(quán)用戶的存在，多節(jié)點合作感知是多個認知用戶相互合作感知授權(quán)用戶的存在。本文研究的重點是單節(jié)點頻譜感知，即本地頻譜感知。
　　本文總結(jié)了現(xiàn)有的本地頻譜感知算法。介紹了三種經(jīng)典的針對發(fā)射機的頻譜感知算法，能量檢測、匹配濾波器檢測和循環(huán)平穩(wěn)特征檢測算法，以及其他的一些常用算法

3、，如協(xié)方差檢測、延時相關檢測和多步檢測。現(xiàn)存的很多頻譜感知方法都需要知道信號和噪聲的先驗知識，但是這在實際情況中是很難實現(xiàn)的，難以滿足實際應用的要求。故本文中采用的是盲檢測法，即無需任何先驗信息，就可判斷授權(quán)用戶是否占用授權(quán)頻段，具有重要的理論價值和實際意義。
　　本文從認知無線電網(wǎng)絡中認知用戶的接收信號出發(fā)，針對現(xiàn)有頻譜感知算法中存在的一些問題，根據(jù)接收信號的互補協(xié)方差矩陣是否為0，改進現(xiàn)有的頻譜感知算法，使之更符合實際情況。新

4、得到的檢測器，在檢測性能方面有著顯著的提高。此外，對所提出的方法的檢測性能進行了理論分析。
　　當接收信號的互補協(xié)方差矩陣為0時，取出接收信號的實值部分和虛值部分組合在一起，構(gòu)造成增廣數(shù)據(jù)，由此對Hadamard檢測法進行改進。Hadamard檢測法是根據(jù)廣義似然比檢驗準則推導出的一種檢測器，具有不需要任何先驗知識、對非均勻背景噪聲也有很好的魯棒性等優(yōu)點。在本文中，詳細的分析了Hadamard檢測法的系統(tǒng)模型、檢驗統(tǒng)計量的建立以及

5、判決門限的推導過程。改進的檢測算法，即保留了全部信息又降低了計算復雜度，理論分析與仿真結(jié)果，驗證了該方案相比于其他現(xiàn)存檢測法，具有更好的檢測性能。
　　當接收信號的互補協(xié)方差矩陣不為0時，說明互補協(xié)方差矩陣中也包含接收信號的部分信息。在本文中，取接收信號的轉(zhuǎn)置和共軛轉(zhuǎn)置組合在一起，重新構(gòu)造接收數(shù)據(jù)。增廣數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣中不僅包含原接收信號的協(xié)方差矩陣信息還包括其互補協(xié)方差矩陣中的信息，避免了信息的丟失。利用增廣數(shù)據(jù)對最大最小特征值