基于认知无线电的频谱共享技术的研究

发布时间：2017-07-01 10:18

  本文关键词：基于认知无线电的频谱共享技术的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着无线通信技术的飞速发展和无线通信业务的迅速增长,原本有限的无线电频谱资源变得十分紧缺。认知无线电技术的出现有效地缓解了这一局面,成为无线通信领域中的一项关键技术。认知无线电网络中的认知用户通过“伺机”接入空闲频谱与主用户共享频谱,从而极大提高了频谱资源的利用率。频谱共享技术的研究一直是无线通信领域的热点之一。通常,由于认知无线电网络的配置范围广阔而复杂,且网络中的各个设备也各有差异,因此出现了适应不同场景的频谱共享模型和方案。本文主要针对跳频通信环境,即认知无线电网络中的主用户采用跳频通信方式进行工作,对基于认知无线电的频谱共享技术作了较为深入的研究。主要从两个方面来研究频谱共享技术:一是对频谱共享技术应用的环境进行研究,包括跳频信号的参数估计以及频谱占用情况估计;二是从可靠性理论出发,分析马尔可夫型可修系统与频谱共享问题的相似性,研究了基于可靠性理论的频谱共享模型及实现方案。作为研究跳频通信环境下的频谱共享问题的基础和依据,本文在传统跳频信号的参数估计方法基础上,从跳频信号的检测、去噪、去除定频干扰以及参数快速准确估计等方面出发,研究了一种适应复杂干扰环境的实际跳频信号参数估计方法。该方法考虑到实际跳频信号受噪声及干扰的影响,通过短时傅里叶变换对跳频信号进行分析处理,提高了参数估计的准确度并极大缩短了参数估计的处理时间。在对跳频信号频谱占用情况的估计中发现,主用户的到达过程可以近似模拟为泊松过程,这为频谱共享方案的研究提供了依据。本文在对比了马尔可夫型可修系统与频谱共享问题的相似性后,建立了跳频通信环境下的频谱共享模型,并研究了一种适用于跳频通信系统的频谱共享算法。该算法基于认知无线电网络内频谱环境的分析,从避免对主用户造成干扰出发,通过从可靠性理论引申的频谱瞬时可用度和主用户平均到达次数等关键参数指标将网络内的“频谱空洞”与从用户的频谱接入请求进行最佳匹配,完成频谱分配和频谱接入,从而减少系统的瞬时频谱切换概率并提高系统的频谱利用率。在仿真验证中,将该算法同随机频谱分配算法进行比较发现,本文研究的频谱共享算法可以有效降低系统频谱切换概率,且获得较高的频谱利用率。
【关键词】：认知无线电 频谱共享 跳频通信 参数估计 可靠性理论
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景与意义10-13
• 1.1.1 认知无线电概述10-11
• 1.1.2 频谱共享技术概述11-13
• 1.2 技术研究现状13-14
• 1.3 本文的研究内容及结构安排14-16
• 第二章 频谱共享16-34
• 2.1 频谱共享的步骤16-19
• 2.1.1 频谱感知16-18
• 2.1.2 频谱分配18
• 2.1.3 频谱接入18-19
• 2.1.4 频谱移动19
• 2.2 频谱共享的分类19-22
• 2.3 频谱共享的模型22-24
• 2.4 频谱共享网络中的频谱分配算法24-33
• 2.4.1 基于图论着色模型的频谱分配算法24-29
• 2.4.2 基于博弈论模型的频谱分配算法29-33
• 2.5 跳频通信环境下的频谱共享33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 跳频通信系统及频谱共享问题分析34-42
• 3.1 跳频通信系统的工作原理34-35
• 3.2 跳频通信系统的特点和性能参数35-37
• 3.3 跳频序列的设计37-40
• 3.3.1 基于m序列构造跳频序列38-39
• 3.3.2 宽间隔跳频序列39-40
• 3.3.3 基于混沌映射序列构造跳频序列40
• 3.4 跳频通信系统中关于频谱共享问题的分析40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 跳频信号的参数估计及频谱特点42-66
• 4.1 时频分析42-47
• 4.1.1 短时傅里叶变换43
• 4.1.2 Gabor展开43-44
• 4.1.3 小波变换44
• 4.1.4 维格纳-威尔分布44-45
• 4.1.5 时频分析方法仿真及性能分析45-47
• 4.2 跳频信号的参数估计算法47-60
• 4.2.1 传统参数估计算法47-49
• 4.2.2 实际跳频信号的参数估计算法49-60
• 4.3 跳频信号频谱占用情况估计60-61
• 4.4 仿真设计与性能分析61-65
• 4.4.1 仿真跳频信号的参数估计61-64
• 4.4.2 实际跳频信号的参数估计64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 基于可靠性理论的频谱共享模型及实现方案66-84
• 5.1 可靠性数学理论66-71
• 5.1.1 评定可靠性的数量指标66-68
• 5.1.2 马尔可夫过程68-71
• 5.2 系统建模71-75
• 5.2.1 频谱共享系统的马尔可夫性72-73
• 5.2.2 频谱共享系统模型73-75
• 5.3 频谱共享算法75-80
• 5.3.1 频谱分配机制75-78
• 5.3.2 频谱共享算法流程78-80
• 5.4 跳频通信系统频谱共享的仿真设计与结果分析80-83
• 5.5 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-92
• 攻读硕士学位期间取得的成果92-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 梅文华,陈先福;具有最佳汉明相关性能的跳频序列族[J];国防科技大学学报;1988年04期

2 梅文华;基于m序列构造最佳跳频序列族[J];通信学报;1991年01期

3 杨金星;高月红;杨大成;;认知无线电中的频谱共享技术[J];现代电信科技;2011年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈松;跳频信号参数估计与识别[D];电子科技大学;2010年

  本文关键词：基于认知无线电的频谱共享技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：505541