基于循环平稳特征的协作频谱检测算法研究

发布时间：2017-03-27 18:00

  本文关键词：基于循环平稳特征的协作频谱检测算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在认知无线电网络中,认知用户(次用户)通过频谱检测感知到授权频谱空闲并伺机接入,使空闲频谱资源得到更加充分地利用,从而为解决当前无线通信中频谱紧缺问题提供了一种有效思路。由于频谱检测是后续频谱切换、频谱分配的前提,所以其检测的高效性和准确性至关重要。能量检测作为当前频谱检测的主要手段,其检测性能易受噪声功率不确定性、低信噪比等因素影响,同时,当前无线通信网络中用户业务量激增、存在恶意用户等情况,均将导致传统能量检测性能剧烈下降甚至失效。基于循环平稳特征的频谱检测方法,可以有效区分信号和噪声,并且可以根据信号的循环平稳特征识别不同信号,克服了传统能量检测在复杂环境下频谱检测性能下降的问题。同时,随着当前终端处理器的性能大幅提升,弥补了循环平稳特征检测算法计算复杂度高的不足,因此,本文探讨基于循环平稳特征的协作频谱检测方法具有重要的现实意义。针对授权用户(主用户)在检测周期内随机接入授权频谱而导致的检测性能下降问题,本文提出一种基于循环平稳特征的改进频谱检测算法。该算法的核心思想是,将检测周期均分为前半段和后半段,然后将后半段的循环平稳特征统计量累加到前半段上,在不延长检测时间的前提下,提高了整个检测时间内的判决统计量,从而提高了系统的频谱检测性能。从理论上详细分析了算法改进之后的检测概率,虚警概率和吞吐量变化,并且仿真结果表明,该算法的检测性能和数据吞吐量均得到改善。在上述对循环平稳检测算法改进的过程中,循环平稳特征检测相对于能量检测表现出了更好的检测性能,因此,考虑将其与协作检测相结合,提高当前认知无线电安全领域中对于恶意用户的检测效能。认知无线电安全领域中,恶意模仿主用户攻击是当前研究的热点问题之一,现有的抵御恶意模仿主用户攻击策略,有着应用环境特殊、协作方法复杂等缺点。针对上述情况,本文提出一种基于循环平稳特征的协作频谱检测算法,该算法通过对次用户的本地判决结果进行统计分析,并与不含有恶意用户情况下的理论统计特性做比较,来识别系统是否受到恶意用户攻击。仿真结果表明,该算法在保证良好频谱检测性能的同时,又可以有效抵御恶意模仿主用户攻击。
【关键词】：认知无线电 恶意模仿主用户攻击 协作频谱检测 循环平稳特征
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 注释表9-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 论文的主要工作及章节安排12-13
• 第2章 频谱检测相关技术与算法13-26
• 2.1 本地频谱检测概述13-17
• 2.1.1 主用户发射端检测14-17
• 2.1.2 主用户接收端检测17
• 2.2 协作频谱检测17-20
• 2.2.1 协作频谱检测模型17-18
• 2.2.2 数据融合算法18-20
• 2.3 循环平稳理论20-23
• 2.3.1 一阶循环平稳特征21
• 2.3.2 二阶循环平稳特征21-23
• 2.4 抵御恶意模仿主用户攻击23-25
• 2.4.1 基于定位的PUEA检测23-24
• 2.4.2 非定位的PUEA检测24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 主用户随机到达下的频谱检测算法26-43
• 3.1 引言26-27
• 3.2 系统检测模型27
• 3.3 传统模型下循环平稳特征检测27-30
• 3.3.1 传统检测模型和判决统计量28
• 3.3.2 性能分析28-30
• 3.4 改进的循环平稳特征算法及性能分析30-37
• 3.4.1 改进算法模型及统计量分析30-33
• 3.4.2 性能分析33-36
• 3.4.3 吞吐量分析36-37
• 3.5 仿真分析37-42
• 3.5.1 检测概率和虚警概率分析37-39
• 3.5.2 采样点数分析39-40
• 3.5.3 吞吐量分析40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 循环平稳特征协作频谱检测算法用于抵御PUEA43-59
• 4.1 引言43-44
• 4.2 系统模型44-45
• 4.3 本地频谱检测45-50
• 4.3.1 循环自相关系数的统计特性分析48-49
• 4.3.2 次用户本地判决49-50
• 4.4 协作检测融合方案50-51
• 4.5 抵御PUEA策略51-53
• 4.6 实验仿真53-58
• 4.6.1 ROC曲线53-54
• 4.6.2 虚警概率分析54-55
• 4.6.3 PUEA下的漏检概率分析55-56
• 4.6.4 抵御策略性能分析56-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第5章 结束语59-61
• 5.1 主要工作与创新点59-60
• 5.2 后续研究工作60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 马彬;方源;谢显中;;一种主用户随机到达情况下改进的循环平稳特征检测算法[J];电子与信息学报;2015年07期

2 谢显中;胡小峰;项蕾;马彬;;主用户状态改变和低信噪比环境下的weight-p能量检测算法[J];中国科学:信息科学;2014年04期

3 陈星;贺志强;吴伟陵;;基于循环平稳的多天线感知无线电频谱检测[J];北京邮电大学学报;2008年02期

  本文关键词：基于循环平稳特征的协作频谱检测算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：270781