认知无线电协作频谱感知技术的研究

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1、硕士学位论文认知无线电协作频谱感知技术的研究RESEARCHONALGORITHMOFCOOPERATIVESPECTRUMSENSINGINCOGNITIVERADIO罗曼哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TN958.2学校代码：10213国际图书分类号：621.396.75.969密级：公开工学硕士学位论文认知无线电协作频谱感知技术的研究硕士研究生：罗曼导师：吴芝路教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN958.2U.D.C.:621.396

2、.75.969DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONALGORITHMOFCOOPERATIVESPECTRUMSENSINGINCOGNITIVERADIOCandidate:LuoManSupervisor:Prof.WuZhiluAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringInformationandCommunicationSpecialty:EngineeringSchoolofElectronicsandAffiliation:Information

3、EngineeringDateofDefense:July,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要目前随着智能电子产品的广泛应用，无线通信技术的迅猛发展，人类现有的频谱资源已经到了严重缺乏的阶段。认知无线电通过相应的技术手段显著地增加了空闲频段利用率，对于所处感知环境可以进行实时地检测，通过感知并重新分配已被授权的空闲频段，在最大程度上合理重分配频谱资源。确定空闲频段所需的速度和准度，是评估认知无线电若干系统环节中的频谱感知部分的重要依据。单节点频谱感知仍

4、然存在一些明显的缺点，因此本文主要针对集中式协作频谱感知进行研究。通过采用双门限、分簇、改进的两步协作感知等方法提高了协作频谱感知算法的性能并减少了其感知时间。最后讨论了基于“簇”和改进的两步协作感知的联合优化算法，分析了改进的联合优化算法在具体应用中的可实施性和有效性。首先，针对频谱感知的类型，研究讨论了几种单节点感知算法的基本原理以及优缺点。分别在噪声平均功率恒定的和噪声平均功率波动的环境下对能量检测进行了分析，为研究双门限能量检测的门限的选取做了铺垫。之后讨论了不同的门限取值对双门限能量检测的影响。研究了循环平稳特征检测算法，相比能量感知算法，仿真分析表明循环平稳检

5、测对噪声不敏感并且检测准确性高，但是该算法复杂度偏高。其次，针对双门限能量协作感知方法的应用局限性以及循环平稳特征检测的准确性高的特点，提出了改进的两步协作感知。在两步协作感知中，定义了粗感知和细感知，粗感知采用双门限能量感知，细感知采用循环平稳特征检测。通过仿真实验得知，改进后的两步协作频谱感知能够在达到感知精度要求的基础上，一定程度地减少感知开销和感知时间。再次，针对硬判决协作频谱感知，通过讨论“AND”准则、“OR”准则和“K秩”准则和“簇”的概念，对协作频谱感知关于检测性能、准确性和检测时间方面进行了优化。本文将文中研究的算法相结合，提出了一种联合协作频谱感知的优

6、化算法，通过仿真表明：提出的算法的检测概率和检测时间方面都得到了有效的优化提升。关键词：认知无线电；协作频谱感知；两步检测；分簇频谱感知I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheshortageofspectrumresourcehasbeenaseriousproblemnowadaysbecauseofthefastdevelopmentofsmartelectronicproductsandtechniquesofwirelesscommunication.Asthefirststepofcognitiveradio,spectrumsensinghas

7、todiscernunoccupiedfrequencybandquicklyandaccurately,whichmeansahardmissionforit.Byanalyzingthesinglenodespectrumsensing,severalproblemsaboutithasbeendiscoveredlikehiddenterminalsothatcentralizedcooperativespectrumsensingisstudiedinthispaper.Accordingtothesensingtim