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基于能量检测的认知无线电协作检测算法研究

王锴  
【摘要】: 认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术在无线电的发展史上是一个重要的里程碑。它可以解决有稳定频谱需求的非授权用户(认知用户)和频谱利用率低的授权用户(主用户)之间在频谱资源利用方面的冲突。即提高频谱利用率,更加有效的利用本就稀缺的频谱资源。在认知无线电的关键技术中,频谱感知技术是认知无线电系统的核心技术之一,只有在正确感知的基础之上,认知无线电系统才能够对频谱进行分析、管理、共享和决策。然而,如何高效、准确的进行频谱感知,是认知无线电研究的一个热点问题。 本文首先分析了认知无线电的国内外发展现状以及认知无线电的关键技术,并以频谱感知作为本文的研究方向。对比分析了三种频谱检测方法的原理:匹配滤波器法、能量检测法和静态循环特性检测法,分析得出能量检测法是一种简单易行的、应用比较广泛且技术比较成熟的非相干检测方法。最重要的是在信号未知的前提下,能量检测法是最优的算法。 其次重点分析了能量检测方法的检测原理和性能,研究了其在不同条件下频谱检测的性能。对协作检测的几种算法进行分析,对“与”准则和“或”准则随协作用户数、信噪比的变化进行了检测性能仿真,验证了“或”准则的检测概率要优于“与”准则,但虚警概率不占优势。 最后,本文建立了一种系统模型,由于实际中,每个认知用户的地理位置不同,其信道条件不同,这样,接收到的信噪比就不一样,根据加权法思想知,信噪比不同对决策的贡献不同,提出优先选择信噪比大的认知用户进行协作,以此来优化协作准则,并通过仿真分析知,在实际协作之中,并不是所有认知用户参与协作才能得到最优的检测性能,而是具有一定数目的认知用户参与协作就能得到最优的检测性能,这大大减少了协作算法的复杂度,同时得到了检测性能的优化。


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