认知通信中基于SFFT的宽带频谱感知

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1、硕士学位论文认知通信中基于SFFT的宽带频谱感知THEWIDEBANDSPECTRUMSENSINGBASEDONSFFTINTHECOGNITIVECOMMUNICATION沈凌宇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文认知通信中基于SFFT的宽带频谱感知硕士研究生：沈凌宇导师：王学东教授申请学位：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：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.5U.D.C:621.39Dissertati

2、onfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHEWIDEBANDSPECTRUMSENSINGBASEDONSFFTINTHECOGNITIVECOMMUNICATIONCandidate：ShenLingyuSupervisor：Prof.WangXuedongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDa

3、teofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电磁频谱是一种十分珍惜的自然资源，是无线通信中不可或缺的部分，并起到至关重要的作用。然而随着无线通信的发展，接入用户数量越来越大，造成频谱资源十分紧张。而目前通信中主要采用静态频谱接入的方式，用户需要在政府划分的频段内进行使用，当频谱处于空闲状态时，仍禁止非授权用户使用，这样在一定程度上造成频谱资源的浪费。无线通信在快速的发展，静态的频谱接入方式会造成频谱资源的浪费，然而动态的频谱接入的方式可以缓解

4、频谱资源的压力。认知无线电（CognitiveRadio,CR）指出用户应具备认知功能，在软件无线电的基础上，通过对频谱资源进行检测，寻找空闲的频段并对硬件参数进行修改进行通信的过程。认知无线电的关键是寻找空闲的频谱资源，频谱感知技术通过对复杂的频谱环境进行分析，找到用户可用的频谱资源进行通信。所以频谱感知技术是认知无线电中的关键技术，其算法的优劣直接影响到认知系统的性能。宽带频谱感知可以提高认知用户的接入几率，在认知无线电系统中具有重要的意义，然而奈奎斯特定理指出采样频率必须大于带宽的2倍，这无疑增加了硬件实现难度以及感知时间。美国麻省理工人工智能实验室提出了一种稀疏快速傅里叶变换（

5、SparseFastFourierTransform,SFFT）算法，SFFT算法主要针对稀疏信号，可以极大地提高运算效率，降低采样频率。但对于非稀疏信本文提出一种基于SFFT的宽带频谱感知算法，这是一种可以解决非稀疏情况下的频谱感知方法。以SFFT算法为核心内容，通过对信号进行交织和滤波，完成对信号的预处理，以低于奈奎斯特采样速率2~8倍的速率进行采样，随后对频谱进行恢复，再检测信道的能量，从而对信道状态进行估计。最后利用USRP硬件平台搭建认知通信系统，并在系统中对基于SFFT的宽带频谱感知进行验证。关键词：认知无线电；频谱感知；SFFT；欠奈奎斯特采样；USRP硬件实现-I-哈尔

6、滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheelectromagneticspectrumplaysacrucialroleinthiscommunicationmediuminwirelesscommunications.However,spectrumresourcesareverytightandusersneedtousethemwithinthefrequencybandsallocatedbythegovernment.Atpresent,staticspectrumaccessismainlyadoptedincommunications.Whenthespectru

7、misinanidlestate,unauthorizeduserscannotuseit.Thiscausesawasteofspectrumdimensionstosomeextent.Withthecontinuousdevelopmentofcommunications,thedynamicspectrumaccessmethodcaneasethepressureonspectrumresources.CognitiveRadio(C