区域网中的频谱感知技术研究

论文摘要

无线频谱的紧缺是限制无线通信与服务应用持续发展的瓶颈。认知无线电(Cognitive Radio)技术被认为是解决无线频谱紧缺问题的一种新方法。认知无线电技术是无线移动通信领域的一种革命性技术,无线用户利用该技术可以智能地感知周围环境,搜索可用频谱资源,并进行动态的频谱接入,从而提高通信系统的容量和频谱利用率。本课题是在陕西省自然科学基金“认知无线电空间信号检测和分析技术”和华为预研基金“基于认知无线电的无线区域网关键技术研究”的支持下进行的。本文首先回顾了认知无线电的起源与发展,通过对认知无线电技术国内外现状的分析,确立了本文选题的理论依据。其次介绍了WRAN系统的工作环境、体系结构以及应用。接下来重点研究了当前WRAN系统中的频谱感知技术,介绍了其中的授权用户、频谱感知指标、无线通信环境以及射频前端电路,然后研究了各种可能应用到WRAN系统中的频谱感知方法。在此基础上,针对基于FFT的信号检测法易受噪声影响的不足,提出了将现代谱估计中的AR模型方法应用于频谱感知当中,同时对传统的能量检测法进行了修改,使其能够获取授权用户详细的频谱占用信息。最后采用Matlab语言编写程序,通过仿真发现,在低信噪比情况下,与传统的基于FFT的检测方法相比,基于AR模型的频谱感知方法的性能更好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的及意义
• 1.2 认知无线电发展简介
• 1.3 认知无线电的核心技术
• 1.4 论文主要工作及结构
• 第二章 WRAN系统研究
• 2.1 WRAN系统简介
• 2.2 WRAN系统的工作环境及应用
• 2.3 WRAN系统组成
• 2.4 WRAN系统的体系结构
• 2.4.1 物理层
• 2.4.2 MAC层
• 第三章 WRAN系统中的频谱感知技术
• 3.1 频谱感知简介
• 3.2 WRAN系统中的授权用户
• 3.2.1 电视广播系统
• 3.2.2 74 设备
• 3.3 WRAN系统的频谱感知指标
• 3.4 WRAN系统的无线通信环境
• 3.4.1 频谱空洞的基本概念
• 3.4.2 干扰温度的概念和衡量
• 3.4.3 基于自适应天线波束形成技术的干扰抑制
• 3.5 频谱感知的硬件前端
• 3.6 WRAN系统中的频谱感知方法
• 3.6.1 能量检测法
• 3.6.2 相关检测法
• 3.6.3 信号特征检测法
• 3.7 分布式感知与数据库技术
• 第四章 AR模型研究
• 4.1 平稳随机信号的AR参数模型
• 4.2 AR模型与线性预测
• 4.3 AR模型谱估计的性质
• 4.3.1 AR谱分辨率
• 4.3.2 AR谱的匹配性质
• 4.3.3 AR谱的统计特性
• 4.3.4 AR谱估计的不足
• 4.4 AR模型阶次的选择
• 4.5 AR模型系数的求解算法
• 第五章 基于AR模型的频谱感知方法
• 5.1 总体方法设计
• 5.1.1 基于AR模型的功率谱估计
• 5.1.2 用户信号检测
• 5.2 计算机仿真结果及数据处理
• 5.2.1 基于AR模型的功率谱估计
• 5.2.2 基于AR模型的感知方法的性能
• 第六章 结束语
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 论文的创新之处
• 6.3 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果