基于认知无线电的频谱感知技术研究.pdf

南 京 邮 电 大 学
硕士学位论文摘要


学科、 专业： 工学 信号与信息处理
研 究 方 向： 现代通信中的智能信号处理技术

作 者： 陈国忠
指 导 教 师： 唐加山 教授


题 目： 基于认知无线电的频谱感知技术研究
英 文 题 目： Research on Spectrum Sensing Technologies in Cognitive
Radio


主 题 词： 认知无线电，频谱感知，协方差矩阵，正交频分复用，能耗
受限
Keywords： Cognitive Radio, Spectrum Sensing, Covariance Matrix, OFDM,
Energy-Constrained
南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要
摘 要
伴随着无线通信技术的不断发展，无线频谱资源的需求也相应的不断增长，导致频谱
资源匮乏现象日益显现，同时目前采用的固定频谱分配机制也限制了频谱资源的充分利
用，导致了频谱利用率低下。认知无线电技术的提出，为解决频谱资源匮乏和频谱利用率
低的问题提供了一种新的思路，被认为是当前解决上述问题的最佳方法。频谱感知技术作
为认知无线电的关键技术，是 实 现认知无线电应用，提高认知系统频谱利用率的首要前提。
本文主要研究认知无线电中的频谱感知技术，完成的工作主要包含两个部分：
在第一部分，本文将基于协方差矩阵 Cholesky 分解的单用户频谱感知扩展到多用户合
作频谱感知，提出了基于协方差矩阵 Cholesky 分解的合作频谱检测算法，充分地联合利用
多认知用户的信息进行合作检测来提高检测性能。此外，本文还提出了一种基于协方差矩
阵 Cholesky 分解的合作频谱检测的改进算法，根据认知用户接收到信号的不同相关性，选
择相关性较强的认知用户参与频谱检测，有效地降低算法的运算复杂度。
在第二部分，本文基于认知 OFDM 系统的多载波检测模型，给出了多载波联合频谱感
知算法，并将多载波联合频谱感知算法应用于能耗受限的认知 OFDM 系统中，提出了能耗
受限的多载波联合检测算法，即在给定感知能耗约束条件下，通过建立最大化吞吐量优化
模型，联合多个载波选取最优感知时间和判决门限参数，使得认知用户的总吞吐量最大化。
最后的仿真结果表明，采用多载波联合频谱感知算法可获得比传统的频谱感知算法更大的
吞吐量，与能耗均分频谱感知算法相比较，能耗受限的多载波联合频谱感知算法可以达到
更大的吞吐量，从而能够更好的节约能耗。
全文共分为五章，第一章主要介绍了本课题的研究背景、意 义 、现 状 和论文结构安排；
第二章概述了认知无线电中的频谱感知技术理论；第三章研究了基于协方差矩阵的合作频
谱感知技术；第四章研究了认知 OFDM 系统中的频谱感知技术；第五章对全文工作的总结
和展望。

关键词：认知无线电，频谱感知，协方差矩阵，正交频分复用，能耗受限
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南京邮电大学硕士研究生学位论文 ABSTRACT
ABSTRACT
With wireless communications technology development, the demands on the wireless
spectrum resources are continuously increased, which leads to spec