认知无线电系统的频谱检测算法研究

论文摘要

认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术通过频谱检测得到可利用频谱资源(频谱空洞),并将检测出的可利用频谱资源进行再次分配,供给未授权用户使用。这种动态的频谱分配方式可以有效地解决当前频谱资源紧张的问题。CR已经成为未来无线通信领域研究开发的一个热点,其中的频谱检测技术是认知无线电的关键技术之一论文介绍了认知无线电概念的提出,分析了认知无线电技术国内外的研究现状,对目前常用的频谱检测技术以及各自的使用环境做了阐述,并重点研究了传统能量检测以及传统多节点合作检测算法的原理和性能,为课题研究奠定理论了基础。针对在传统的合作频谱检测中,忽视各次要用户节点(Secondary User,SU)检测可靠性差异,各检测结果在中心判决节点(Access Point, AP)处被同等的对待,这使得系统性能很容易受到恶意用户的干扰。论文对这个问题进行研究,提出基于可靠性的合作频谱检测算法,引入可靠性的概念,对于检测可靠性低的用户赋予比较低的可靠性权值,从而有效的减少恶意用户的干扰,提高了频谱检测的性能。论文进一步讨论了可靠性与检测距离之间的关系,最后通过仿真分析,验证了与传统算法相比所提算法的在检测可靠性方面的优势。论文对传统能量检测算法进行了改进,通过在传统门限附近的不确定检测区域内设置多个门限值,得到新的检测模型。提出基于多门限的多节点合作检测算法,对落在这个不确定检测区域内的检测结果在新模型下做进一步处理,各认知用户检测节点的检测统计量进行判决得到本地检测结果,AP再利用各本地检测结果进行的决策得到最终检测结果。在此基础上本文分析了不确定检测区域大小与检测性能的关系。仿真结果表明本文所提算法与传统合作频谱检测算法相比在检测性能上有一定的优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 认知无线电技术发展历史及研究现状
• 1.1.2 认知无线电技术的应用前景
• 1.2 认知无线电的关键技术
• 1.3 论文主要内容和结构安排
• 第2章 认知无线电的频谱检测技术
• 2.1 引言
• 2.2 频谱检测技术分类
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 认知无线电频谱检测技术分类
• 2.3 频谱检测模型
• 2.3.1 信号检测
• 2.3.2 假设检验
• 2.3.3 认知无线电信号检测
• 2.4 频谱检测的性能参数
• 2.5 本章小结
• 第3章 认知无线电频谱检测算法
• 3.1 基于发射机的检测
• 3.1.1 匹配滤波检测
• 3.1.2 能量检测
• 3.1.3 循环平稳特征检测
• 3.1.4 基于发射机检测的性能仿真分析
• 3.2 合作（协作）检测
• 3.2.1 检测模型
• 3.2.2 传统合作检测方式
• 3.2.3 合作检测性能仿真分析
• 3.3 基于干扰的检测
• 3.4 基于接收机的检测
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于可靠性的多节点合作频谱检测
• 4.1 引言
• 4.2 可靠性频谱检测算法模型
• 4.3 算法描述
• 4.3.1 SU处的本地检测
• 4.3.2 AP处的最终决策
• 4.4 算法性能仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于多门限的多节点合作频谱检测
• 5.1 引言
• 5.2 算法模型及描述
• 5.2.1 算法模型
• 5.2.2 多门限能量检测算法描述
• 5.3 算法性能仿真分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢