认知无线电中频谱空洞检测的研究

论文摘要

本论文来源于863计划课题“认知无线电技术研究”。认知无线电是一种智能无线通信系统,它能够感知周围环境,通过“理解-构建”的方法相应地改变某些工作参数来实时地适应环境,从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的。本文主要研究了认知无线电中频谱估计和频谱空洞检测技术。多窗口谱估计是利用一组正交窗加到接收到的数据上,再进行周期图估计的一种非参数谱估计技术。本文使用定量的方法比较和讨论了在真实谱动态范围比较大的情况下,多窗口法（MTM）与加权交叠分段平均法（WOSA）的性能,并提出了独特的见解。本文还分析了多窗口谱估计的两种线性算法,即特征谱在最佳线性无偏估计（BLUE）准则和最小均方误差估计（MMSE）准则下的最佳线性组合,并对其统计性能进行了讨论。本文提出了一种单点的频谱空洞检测方法。针对给定的分析带宽,认知无线电系统根据其通信业务需求合理地设定干扰门限,进而来判定环境感知信号的干扰是否超出该门限,从而判决出该频带的空洞情况。最后,针对通信领域中典型的GSM频段上的信号进行了检测和分析。结果表明,即使是使用比较频繁的频段,在时间上仍然存在大量未使用的频谱空洞。这就为认知无线电技术的研究奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 本文内容及章节安排
• 第二章 认知无线电概述
• 2.1 认知无线电的基本概念
• 2.2 认知无线电的物理层关键技术
• 第三章 频谱估计方法
• 3.1 谱估计方法概述
• 3.2 多窗口谱估计
• 3.3 加权交叠分段平均法
• 3.4 MTM和WOSA的比较
• 3.4.1 性能分析
• 3.4.2 仿真实例分析
• 3.4.3 小结
• 第四章 MTM的线性算法
• 4.1 概述
• 4.2 基于BLUE的MTM
• 4.2.1 约束条件证明
• 4.2.2 求最佳线性无偏估计量
• 4.2.3 实例分析
• 4.2.4 正交窗的选择
• 4.2.5 讨论
• 4.3 基于MMSE的MTM
• 4.3.1 理论分析
• 4.3.2 DFP算法
• 4.3.3 仿真实例
• 4.3.4 讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 频谱空洞检测
• 5.1 空洞检测方法概述
• 5.1.1 单点频谱空洞检测技术
• 5.1.2 多点协作频谱空洞检测技术
• 5.2 频谱空洞的判决
• 5.2.1 空洞判决方法
• 5.2.2 空洞判决条件
• 5.3 空洞判决仿真和分析
• 5.3.1 空洞判决过程
• 5.3.2 空洞判决仿真
• 5.3.3 GSM信号实测分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果