认知无线电合作频谱感知方法研究

发布时间：2021-12-24 04:07

　　随着移动互联网和物联网的飞速发展,频谱资源的需求急剧增加,频谱资源稀缺业已成为无线电发展的瓶颈。近年来提出的认知无线电技术为有效缓解频谱资源稀缺问题提供了理论与技术支撑。其首要任务是准确、高效地感知频谱状态,主要包括单节点频谱感知技术与合作频谱感知技术。单节点频谱感知技术的主要优势在于感知效率快,但面临隐藏终端、认知无线电网络性能差、阴影、衰落和多径效应等的挑战。合作频谱感知理论和技术是突破上述挑战的核心手段,近年来一系列方法从不同角度相继被成功提出并加以应用。从融合角度而言,主要包括硬融合与软融合两种方式。硬融合的核心优势是部署相对简单、成本较低、通信开销少、传输效率快,但决策可靠性低,面临参数优化的挑战。软融合在检测可靠性方面优于硬融合,但已有方法还面临频谱感知数据不确定性量化、频谱感知数据篡改、感知方法计算复杂度高和融合机制四个方面的挑战。针对合作频谱感知面临的上述挑战,本文在系统分析认知无线电感知环境条件下,从无线电通信与统计学习、模糊决策、不确定性推理和机器学习等多学科、多领域交叉融合的角度出发,开展认知无线电合作频谱感知方法研究。主要研究内容如下:1.分析和总结了单节点频谱... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

认知无线电的工作流程[6]

传统的频谱感知算法主要包括波形检测、匹配滤波器检测、循环平稳特征检测、能量检测、特征值检测和似然比检测[6,8]。波形检测是在已知授权用户信息的条件下,利用已有的授权用户的波形信息与接收到的波形信息进行对比,从而确定是否存在频谱空洞。匹配滤波器检测的核心思想是在输出端使得信号的信噪比达到最大,从而能够在一定时间内获得高处理增益,进而判定频谱的占用情况。循环平稳特征检测是基于接收信号的静态循环特征来检测授权用户是否存在。能量检测的主要原理是在高斯白噪声的条件下,且授权用户信号先验信息未知的条件下,根据给定的能量阈值来确定授权用户对频谱的占用情况。除去以上几类方法,还有似然比检测、协方差矩阵特征值检测、多路接收天线的盲检测和干扰湿度检测等。上述方法的优势和局限性将在第2章给予重点阐述。1.2.2.2合作频谱感知

近二十年来,CR相关理论和技术得到了蓬勃的发展,一些相关的CR标准体系也相继在无线电领域得以成功应用。如图1-1所示,频谱感知是CR应用的基石,一直以来属于CR理论和技术研究的焦点。如上所述,CR频谱感知已经取得了一系列研究成果并确立了相应的技术标准体系,除对硬件的较高需求外,还需在理论方面突破以下挑战(见图1-3):1.2.3.1频谱感知数据的不确定性

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于信号集合势和连续性的认知无线电宽带频谱感知[J]. 申滨,喻俊,黄琼,陈前斌.  电子学报. 2016(08)
[2]基于最优中继的自适应协作频谱感知算法[J]. 张学军,鲁友,田峰,严金童,成谢锋.  电子学报. 2016(06)
[3]利用LMS的频谱感知算法[J]. 王凡,卢光跃.  信号处理. 2016(05)
[4]认知无线电网络安全综述[J]. 裴庆祺,李红宁,赵弘洋,李男,闵莹.  通信学报. 2013(01)
[5]第三代移动通信系统中的软件无线电技术[J]. 吴启晖,莫永成,王金龙,陈朝晖.  移动通信. 2000(02)

博士论文
[1]IEEE 802.22WRAN的认证协议设计与CPE的管理[D]. 王聪.天津大学 2017
[2]认知无线电空时域频谱感知与帧优化技术研究[D]. 邓敏.华南理工大学 2017
[3]动态不确定环境下的频谱感知技术研究[D]. 孙梦巍.北京邮电大学 2017
[4]认知无线电网络中频谱感知算法研究[D]. 江晓林.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3549790