认知通信中的频谱感知算法优化

发布时间：2020-02-16 11:24

【摘要】：在现代通信中,面对日益复杂多变的电磁环境,定频通信受到了很大的威胁,当该频点遇到干扰时,通信就无法正常进行。为了提高通信的抗干扰性、抗衰落性、保密性,跳频通信作为扩频通信的一种,现已成为现代通信中常选用的通信方式。然而,当跳频通信中跳频频点受到干扰时,该频点的信息就无法传输。认知无线电(CR)的思想是为解决频谱资源匮乏问题且利用率低下而提出的,主要分为认知和重构两大功能。它是一种智能的无线通信系统,通过感知其周围环境的信息并从环境中学习,通过改变其内部状态参数实时地去适应电磁环境变化。本文首先论述了需要将认知无线电技术与跳频通信系统结合的意义,提出了一种认知通信系统。利用CR中的认知功能检测电磁环境中的干扰信号,重构功能改变通信系统的内部参数,选择最佳跳频表,规避干扰信号。详述了认知通信系统的结构与具体工作流程、关键技术和技术指标;介绍了跳频通信系统中常见的干扰类型及其数学模型。认知功能中最关键的技术就是频谱感知技术。它通过感知算法检测电磁环境中的频谱状态,从而寻找频谱空洞。本文重点研究认知通信中的频谱感知技术。详细地阐述了几种主要的频谱感知算法的原理与数学模型,并对多节点的协作频谱感知算法进行了简单的介绍。利用MATLAB软件对应用于认知通信中的能量检测法和循环平稳特征检测法进行了算法仿真与分析。最后,针对上述算法中采用FFT变换的过程中因数据截断产生的频谱泄露,引出了全相位FFT变换的概念。本文对频谱感知算法进行了优化,提出了基于全相位FFT的频谱感知算法的原理与数学模型。利用MATLAB软件对新算法进行仿真,通过对仿真性能的分析能够看到,此方法有效地抑制了频谱泄露、提高了频谱检测的准确率。同时,可为认知通信后续的频谱分析、智能学习提供更可靠的频谱信息,从而更好地规避干扰,提高通信质量。
【图文】：

假设无线频谱环境中 30-88MHz 上存在单音干扰，干扰信号为 BPSK 调制信号，其载波频率为 fc=30MHz，码率 Rb=400000bps，信噪比为-20dB。利用 MATLAB仿真软件，对该干扰信号进行循环平稳特征检测，取采样频率 fs=204.8MHz，其中噪声为高斯白噪声。由于内存有限，循环谱图具有对称性，这里只画出了左半轴的谱图，并分成两段给出，，并将循环谱值最大处（非零）放大。仿真结果如下：

假设无线频谱环境中 30-88MHz 上存在单音干扰，干扰信号为 BPSK 调制信号，其载波频率为 fc=30MHz，码率 Rb=400000bps，信噪比为-20dB。利用 MATLAB仿真软件，对该干扰信号进行循环平稳特征检测，取采样频率 fs=204.8MHz，其中噪声为高斯白噪声。由于内存有限，循环谱图具有对称性，这里只画出了左半轴的谱图，并分成两段给出，并将循环谱值最大处（非零）放大。仿真结果如下：
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN925

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 曾亚辉;智能电网无线通信网中的频谱感知技术应用研究[D];天津大学;2016年

本文编号：2580089