基于认知无线电的频谱感知技术研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

随着无线通信业务的快速增长,日益增长的频谱需求与有限的频谱资源之间
的矛盾已成为制约无线通信发展的主要瓶颈之一。认知无线电作为一种智能频谱
共享技术,依靠人工智能的支持,感知无线通信环境,根据一定的学习和决策算
法,实时自适应的改变系统工作参数,动态的检测和有效的利用空闲频谱,理论
上允许在时域、频域和空域上进行多维的频谱复用和共享。频谱感知是构建认知
无线电系统的前提之一,通过频谱感知搜集无线环境的统计信息,既能为高层的
频谱管理提供辅助,也能为系统的功率控制提供必要的参数支持,论文重点研究
认知无线电中的频谱感知技术,主要内容有:
(1)在全面总结已有认知无线电频谱感知技术的原理、特点和性能的基础上,
针对未知信号类型,分析了能量检测法在理想和衰落信道环境中对授权用户信号
的感知性能和存在的不足,将多个认知用户协作感知和分集接收技术融入能量检
测法,提出一种改进算法。改进的频谱感知算法既保留了能量检测法易于实现和
无需先验信息的特点,又能有效提高检测的可靠性。分别在加性白高斯噪声信道、
典型的多径衰落信道环境下进行了性能仿真和分析。
(2)针对确定的线性调频信号和相位调制信号模型,分析了采用匹配滤波器
感知授权用户信号的性能。利用高斯噪声的高阶累积量恒为零的特性,提出一种
将高阶累积量和匹配滤波器相结合来消除高斯噪声,提高感知能力的方法,对提
出的频谱感知算法进行了性能仿真和分析。
(3)通过对基于认知无线电的无线区域网接口标准―― 的认识和
理解,针对该标准适用的 TV 频段,研究了通过匹配滤波器检测接收机本振耗散来
感知频谱的方法。
(4)认知无线电中传输场景分析包括频谱感知、频谱分析和频谱判决,为了
实施频谱分析和估计,针对 Welch 法和多窗谱估计法进行了性能仿真,分析了两
种方法中重要参数对估计能力的影响。

关键词:认知无线电,频谱感知,能量检测,匹配滤波器,频谱估计



I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

As the rapid growth of the munication, the conflict between the
increasing demands and the limited spectrum resources has e one of the primary
bottlenecks that constrains the development of munication. As a smart
spectrum sharing technology, cognitive radio can sense the munication
environment with the support of artificial intelligence; changing the system parameters
automatically according to certain learning and decision making algorithms; testing idle
spectrums dynamically and making best use of them. Theoretically speaking frequency
division multiplexing and sharing are allowed in time, space and frequency domain.
Spectrum sensing is one of the basis of constructing a cognitive radio system. The
statistical information about wireless environment can be collected by spectrum sensing.
It can provide both assistance for higher level spectrum management and necessary data
to the power control of the system. Research about cognitive radio spectrum sensing
technology is carried out in this dissertation with the main contents:
(1) Pri