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认知无线电中频谱感知技术的研究

朱景晖  
【摘要】:认知无线电是一种智能的无线通信技术,可以通过与运行环境交互而改变其发射机参数,特别是可以让未授权用户在不干扰授权用户的前提下最大化地分享已分配的频谱,从而提高无线电的频谱利用率。认知无线电的首要任务是频谱环境,它体现了其最显著的认知特征。本文在简介认知无线电基本理论的基础上,通过仿真对比分析了空闲频谱检测的几种方案,并研究了基于证据理论的频谱认知合作算法。本文首先综述了认知无线电的基本原理,包括其定义、主要功能和关键技术。针对频谱认知技术,给出了频谱空洞和干扰温度的概念,提出如何寻找适宜的空闲频谱,并将频谱认知技术归纳为发射机探测和合作探测两大方面。其次,本文主要针对认知无线电认知技术的第一方面发射机探测,详细分析了三种频谱检测的方法:匹配滤波器法、能量检测法和循环平稳特征检测法,并对现存的其他检测方案进行了简单介绍。然后利用MATLAB对各个检测方案的AM信号进行具体的建模仿真,通过分析证实了能量检测法可以有效地节省时间,静态循环特性检测法则可以在较低信噪比的情况下辨别出不同类别调制信号和噪声。在分析各个方法的基础上,提出了频谱认知方法的改进方案。针对现有的合作频谱认知算法在进行信息融合时未考虑单个节点检测可信度的问题,本文重点研究了基于证据理论的合作频谱认知算法。对本文提出的两种频谱认知算法进行仿真,从检测概率、虚警概率等几个方面验证其检测性能相比较与原有算法有很大的提高。最后阐述了认知无线电的应用,并对全文的工作进行了总结与展望。


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