認知無線電微弱信號檢測技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著無線通信的迅速發(fā)展，通信方式越來越多，設(shè)備數(shù)量也日益龐大，對電磁頻譜的需求量也越來越大。電磁頻譜作為一種有限的資源，受限于目前固定的頻譜分配策略,可供分配的頻譜資源日益緊張，已經(jīng)嚴(yán)重制約了無線通信技術(shù)的發(fā)展。
　　為了解決頻譜資源日益短缺的問題，世界各國的研究人員展開了廣泛、深入的研究，并在1999年提出了認知無線電的概念：認知無線電是一種智能化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，通過學(xué)習(xí)周圍環(huán)境信息，感知和利用所處環(huán)境的可用頻譜，并且盡可能的

2、減少與主用戶的沖突，一旦主用戶開始使用頻譜，認知無線電用戶必須迅速檢測到主用戶，并退出該頻段。認知無線電被認為是解決頻譜短缺問題的最終方案，此后迅速成為通信學(xué)界的研究熱點。
　　要實現(xiàn)認知無線電，首先必須解決認知用戶的頻譜接入問題，即頻譜感知。頻譜感知是實現(xiàn)頻譜管理和共享的基礎(chǔ)和前提。認知用戶只有成功感知到頻譜的利用情況，才能決定是否接入感興趣的頻段，同時不能干擾主用戶信號傳輸。目前常用的頻譜感知方法有匹配濾波器檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征

3、檢測、能量檢測等。其中，匹配濾波器檢測需要知道主用戶先驗信息，循環(huán)平穩(wěn)特征檢測計算復(fù)雜度過高，能量檢測由于計算簡單且不需要任何主用戶先驗信息，因此得到了最為廣泛的應(yīng)用。
　　認知網(wǎng)絡(luò)在實際環(huán)境中常呈現(xiàn)出噪聲高動態(tài)變化、信噪比極低的特征，無法快速準(zhǔn)確進行通信，我們稱之為微弱信號檢測問題。
　　由于能量檢測的普遍適用性和低復(fù)雜度，本文基于能量檢測算法，通過與序列檢測相結(jié)合的方法，提升了能量檢測在微弱信號檢測中的不足。本文提出分段

4、序列能量檢測的方法。由于傳統(tǒng)序列檢測采用邊采樣邊接收，邊檢測邊判決的方法，增加了計算開銷和時間，我們將采樣點進行分段，認知用戶每接收到一段數(shù)據(jù)，做一次判決、這樣既改善了能量檢測的性能，同時減少了額外開銷。
　　分段序列能量檢測既保留了能量檢測的優(yōu)點，又降低了達到檢測性能所需的采樣點數(shù)。但是，在信噪比很低的情況下，分段序列能量檢測需要的采樣點數(shù)量仍然很大。對此，我們通過進一步思考，引入了協(xié)作檢測的方法，將認知網(wǎng)絡(luò)中所有認知節(jié)點的感知

5、信息上傳至數(shù)據(jù)融合中心，并在融合中心做出最終判決。理論與仿真證明，基于協(xié)作的序列能量檢測算法能夠極大的改善能量檢測的性能。
　　在以往對檢測算法的研究中，通常不考慮網(wǎng)絡(luò)中其它感知節(jié)點產(chǎn)生的干擾。然而，在多用戶環(huán)境中，來自其它感知節(jié)點的干擾是始終存在的，而且可能會嚴(yán)重影響感應(yīng)性能。本文討論了一種全新的認知網(wǎng)絡(luò)信號檢測模型，較以往的檢測模型更為貼近實際情況。我們推導(dǎo)了任意數(shù)目的感知節(jié)點在一定空間內(nèi)隨機分布時，感知節(jié)點的虛警概率的表達式