基于循环平稳特性的频谱感知算法研究与实现

发布时间：2017-10-27 15:01

  本文关键词：基于循环平稳特性的频谱感知算法研究与实现

  更多相关文章： 频谱感知 谱相关算法 调制识别 信号检测 平台实现

【摘要】：无线通信技术越来越发达的同时也加剧了日渐增长的频谱使用需求和有限的频谱资源之间的矛盾。为了改善这个现状,认知无线电给出了相应的解决方案。频谱感知作为认知无线电实现过程中的首要部分,旨在通过接收到信号的参数来获得频谱的使用特征,从而作出最佳判决。本文重点研究了基于循环平稳特性的频谱感知技术的特点和实现过程,包括信号谱相关的求解及应用,利用信号的循环自相关和谱相关实现信号检测的方法和过程,以及频谱感知在USRP与GNU Radio结合的无线电通信平台上的实现。主要工作内容归结如下：1、针对单用户频谱感知,本文首先介绍了其中常见的几种方式,包括：能量感知法、小波感知法、匹配滤波感知法、循环平稳特性感知法,然后对这几种方式的感知精度、实现限制和复杂度进行了对比分析。针对协作式频谱感知,本文首先分析了集中式和分布式频谱感知技术的实现原理及特点,然后对这两种感知方式中常用的硬判决和软判决作了简单介绍和性能分析。2、针对信号的循环平稳特性,本文先研究了信号的谱相关在时域的和频域求解算法,包括：FAM、SSCA、DFSM。然后给出了常见的6种调制信号的谱相关推导过程及特点,并利用FAM算法对它们进行了仿真验证。此外,在本文的研究中还提取了这些信号的二十多个谱相关特征,经对比分析这些特征以后,利用其中的三个特征对这些信号进行了调制识别。3、针对循环平稳特性在频谱感知技术上的应用,本文分别研究了利用信号循环自相关和循环谱相关作为检测统计量的频谱感知方法。然后以CDMA信号为例,对它的循环谱特征进行了分析,选取不同循环频率上的值作为检测统计量对该信号进行频谱感知的仿真分析。4、针对频谱感知技术的实现,本文利用USRP与GNU Radio结合的无线电通信平台实现了对收音机频段的能量感知,并将感知结果与实际电台频道进行了对比。另外,本文还在该平台上完成了FAM算法功能模块的构建,并用常见的AM信号、BPSK信号对构建的模块进行验证,最后利用此模块对1090M频点上的S模式信号进行了感知和分析。
【关键词】：频谱感知 谱相关算法 调制识别 信号检测 平台实现
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究历史与现状11-13
• 1.3 本论文的结构及内容安排13-15
• 第二章 频谱感知技术研究15-29
• 2.1 频谱感知技术概况15-16
• 2.2 单用户频谱感知技术16-24
• 2.2.1 能量感知法16-18
• 2.2.2 匹配滤波感知法18-19
• 2.2.3 循环平稳特性感知法19-23
• 2.2.4 小波感知法23
• 2.2.5 各种感知方法的对比23-24
• 2.3 协作式频谱感知24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 信号循环谱相关求解及其应用29-49
• 3.1 基于时域平滑的谱相关算法29-33
• 3.1.1 FAM算法31-32
• 3.1.2 SSCA算法32-33
• 3.2 基于频域平滑的谱相关算法33-34
• 3.2.1 DFSM算法34
• 3.3 常见信号调制方式的循环谱分析34-41
• 3.4 信号循环谱相关特征提取及识别41-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 循环平稳特性在频谱感知中的应用研究49-62
• 4.1 基于循环自相关的频谱感知49-52
• 4.2 基于循环谱相关的信号检测52-57
• 4.2.1 基于时域平滑的谱相关检测52-53
• 4.2.2 基于频域平滑的检测53-54
• 4.2.3 基于谱相关的盲信号检测54-57
• 4.3 CDMA信号的循环谱分析及感知57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 频谱感知技术在USRP上的实现62-78
• 5.1 USRP与GNU RAIDO简介62-65
• 5.1.1 USRP平台介绍62-63
• 5.1.2 GNU Radio软件平台介绍63-64
• 5.1.3 实验环境介绍64-65
• 5.2 基于USRP的能量感知法实现65-71
• 5.3 基于USRP的循环平稳特性感知法实现71-77
• 5.3.1 FAM算法在GNU Radio中的实现71-74
• 5.3.2 基于循环谱相关的频谱感知技术在USRP上的实现74-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 全文总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85

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本文编号：1103964