認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜感知算法研究.pdf

1、認(rèn)知無線電技術(shù)為提高頻譜資源利用率，解決頻譜資源緊張這一問題提供了一種最佳的解決方案。頻譜感知技術(shù)是認(rèn)知無線電技術(shù)的基礎(chǔ)，其性能好壞直接關(guān)系著系統(tǒng)的總體性能，因此開展此課題的研究具有重要的意義。頻譜感知在實際環(huán)境中，易受噪聲功率波動、低信噪比等條件影響，且在寬帶頻譜感知中，由于通信帶寬不斷增加，模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中采樣速率過高問題凸顯，對感知設(shè)備的要求越來越高。為了解決噪聲方差不確定、低信噪比、寬帶通信不同條件下的頻譜感知問題，本文對感知算法

2、和感知策略進行了深入研究，主要內(nèi)容如下：
　　論文首先針對噪聲功率在一定幅度內(nèi)波動，即噪聲方差不確定性問題開展了能量感知算法的研究。在分析感知性能的基礎(chǔ)上，提出了噪聲方差不確定下自適應(yīng)雙門限能量感知算法。該算法能根據(jù)認(rèn)知用戶在各種不同信噪比情況，自適應(yīng)的改變頻譜感知時長，與傳統(tǒng)的能量感知算法相比，具有較高的檢測概率和較好的抗干擾性能。在此基礎(chǔ)上為了更好的提高系統(tǒng)的檢測性能，本文對基于雙門限能量協(xié)作頻譜感知的協(xié)作策略優(yōu)化問題進行了研

3、究，提出了提升合作頻譜感知效率的優(yōu)化算法，通過仿真驗證了該優(yōu)化算法的有效性和優(yōu)越性。
　　其次，論文針對低信噪比頻譜感知，開展了基于隨機共振技術(shù)的頻譜感知算法研究。根據(jù)實際低信噪比環(huán)境，依據(jù)隨機共振系統(tǒng)具有很好增強系統(tǒng)輸出信噪比這一特性，將隨機共振原理引入到傳統(tǒng)的能量檢測頻譜感知方法中，提出了一種低信噪比下基于隨機共振技術(shù)的能量頻譜感知算法，推導(dǎo)了該方法的檢測概率理論表達(dá)式，仿真驗證了該算法有效提高了系統(tǒng)的檢測性能。在此基礎(chǔ)上，依

4、據(jù)雙門限能量檢測算法的優(yōu)勢，提出了基于隨機共振的雙門限兩步頻譜感知算法，與傳統(tǒng)隨機共振頻譜感知算法不同，該算法通過設(shè)置最佳雙門限值，隨低信噪比環(huán)境來改變隨機共振系統(tǒng)參數(shù)，從而有效提高算法適應(yīng)性和靈活性。本文并從認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化，感知時長最小化兩個方面對性能目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，提出了一種快速二維優(yōu)化問題迭代算法，通過仿真驗證，該算法有效提升了頻譜感知效率和系統(tǒng)檢測性能。
　　最后，論文針對寬帶頻譜感知，開展了基于壓縮感知技術(shù)的高效

5、頻譜感知方法的研究。在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中，由于認(rèn)知用戶和授權(quán)用戶均分布在不同的空間，所處的環(huán)境各異，且傳輸信道的復(fù)雜性，通常它們具有不同的稀疏頻譜，所以在進行認(rèn)知用戶聯(lián)合頻譜感知中不適合進行信息共享。本文提出在感知過程中對每個認(rèn)知節(jié)點使用壓縮采樣技術(shù)進行頻譜估計以降低信號采樣的速率和開銷，通過貝葉斯模型尋求最優(yōu)超參數(shù)，從而完成頻譜信息的探測，采用該算法有效的解決了壓縮感知中信號重建時間長，計算復(fù)雜度高等問題。論文在單層協(xié)作頻譜感知算法的基礎(chǔ)