認(rèn)知無線電系統(tǒng)中頻譜感知算法研究.pdf

1、近年來，無線通信技術(shù)取得了飛速發(fā)展。大量涌現(xiàn)的新興無線應(yīng)用和數(shù)量劇增的無線通信設(shè)備帶來了巨大的頻譜使用需求。然而絕大部分適合無線傳輸?shù)念l譜已被分配完畢，留給新系統(tǒng)和新業(yè)務(wù)的頻譜非常少甚至沒有頻譜可以分配，頻譜資源日益短缺。為了從本質(zhì)上提高頻譜利用率，解決頻譜資源短缺問題，Joseph Mitola提出了認(rèn)知無線電技術(shù)，其核心思想是采用動(dòng)態(tài)頻譜接入策略，允許認(rèn)知用戶在不對(duì)主用戶造成干擾的前提下，機(jī)會(huì)式接入空閑頻譜，從而大幅提高頻譜資源利用

2、率。頻譜感知是認(rèn)知無線電的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電的基礎(chǔ)和前提。本文主要針對(duì)認(rèn)知無線電系統(tǒng)中頻譜感知算法進(jìn)行了研究，主要工作如下:
　　(1)闡述了頻譜感知的研究背景和意義，總結(jié)了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了頻譜感知的基礎(chǔ)知識(shí)。
　　(2)針對(duì)現(xiàn)有的基于特征值的頻譜感知算法無法應(yīng)用到單天線系統(tǒng)問題，提出了一種利用單根接收天線實(shí)現(xiàn)的最大最小特征值頻譜感知算法（簡(jiǎn)稱為SMME算法）。該算法利用時(shí)間平滑技術(shù)構(gòu)造一種虛擬多天線接收

3、的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以獲取樣本協(xié)方差矩陣，然后采用冪法計(jì)算樣本協(xié)方差矩陣的最大、最小特征值，在此基礎(chǔ)之上得到檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，并根據(jù)隨機(jī)矩陣?yán)碚撏茖?dǎo)出判決門限，最后利用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量與判決門限之間的比較結(jié)果判斷主用戶信號(hào)的存在性。SMME算法不僅具有采用多天線實(shí)現(xiàn)的最大最小特征值頻譜感知算法高可靠的檢測(cè)性能，而且具有計(jì)算復(fù)雜度低、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
　　(3)針對(duì)能量檢測(cè)算法易受噪聲不確定性影響的問題，提出了一種基于相關(guān)系數(shù)的頻譜感知算法（簡(jiǎn)稱為CCS

4、S算法）。該算法在認(rèn)知用戶接收端利用帶有延遲器的單根天線獲得原接收信號(hào)和延遲信號(hào)，然后計(jì)算這兩路信號(hào)的相關(guān)系數(shù)并將結(jié)果作為檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，最后與預(yù)設(shè)的判決門限進(jìn)行比較，利用其比較結(jié)果判斷主用戶信號(hào)的存在性。理論分析表明CCSS算法的判決門限與噪聲功率無關(guān)，因此能有效克服噪聲不確定性對(duì)檢測(cè)性能的影響。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CCSS算法在低信噪比下仍然具有良好的檢測(cè)性能。
　　(4)研究了基于Lyrtech平臺(tái)的頻譜感知算法的實(shí)現(xiàn)過程，分別在